[发明专利]一种基于空间相关性和监测数据的精细风场模拟方法

权利要求书

1.一种基于空间相关性和监测数据的精细风场模拟方法，其特征在于，所述精细风场模拟方法包括以下步骤：

步骤1：获得空间相关性系数场，其通过不结合观测资料的中尺度数值模式WRF模拟获得；

步骤2：获得传统观测及非传统观测得到的观测资料；

步骤3：结合步骤2的观测资料的数值模拟模块考虑流体力学控制方程和多物理过程，通过运行步骤1的中尺度数值模式WRF的核心模块ARW进而求得准确的空间场资料；

所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤1.1：中尺度数值模式WRF的前处理模块WPS，进行地形和初始资料场的处理；

步骤1.2：中尺度数值模式WRF的核心计算模块ARW数值模拟，包含时间相关项、区域相关项、物理模型相关项、动力模型相关项和边界条件的设置；

所述步骤1.2区域相关项具体为：最外层时间步长；嵌套层数；内层嵌套起始和结束坐标；竖向层数；计算域顶层气压；对应于WPS最终生成文件的大气层熟和土壤层数；隔层水平网格间距；嵌套隔层编号；母区域编号；各层起始坐标；母区域空间和时间比例及子区域对母区域是否有反馈；

所述步骤1.2物理模型相关项具体为：微物理过程方案；积云参数化方案；长波辐射方案；短波辐射方案；行星边界层方案；表层物理方案；上述方案的启用时间间隔及是否考虑城市影响；

所述步骤1中基于空间相关性的中尺度数值模式WRF模拟具体为：

考虑局部地形影响，将加权函数W(x,t)替换为观测值与空间各点的风速空间相关函数R(x,t)；相关函数表示如式(14)-(15)所示：

其中，a为观测点和计算网格点处的同化变量，(x,y,z)为空间坐标，Cov()为协方差，E()为期望，R()为相关函数。

2.根据权利要求1所述一种基于空间相关性和监测数据的精细风场模拟方法，其特征在于，所述步骤1.1地形和初始资料场具体包含嵌套层数、模拟起始和结束时间、数据存储时间间隔、Netcdf数据存储格式、母区域编号、母区域水平网络间距比值、子区域水平网络间距比值、各区域起始坐标、各区域结束坐标、地形数据精度、地表数据精度、最外层区域水平网格尺度投影坐标系、参考坐标、地形数据存储位置和地表数据存储位置。

3.根据权利要求1所述一种基于空间相关性和监测数据的精细风场模拟方法，其特征在于，所述步骤1.2时间相关项具体为：模拟的天、小时、分钟和秒数；模拟起始的年、月、日、小时；模拟结束的年、月、日、小时及模拟数据存储时间间隔；

所述步骤1.2动力模型相关项具体为：扩散系数；涡粘系数；基准温度；顶层重力波沾性耗散高度及系数及动量和热量扩散系数；

所述步骤1.2边界条件具体为边界松弛网格数和边界条件设置。

4.根据权利要求1所述一种基于空间相关性和监测数据的精细风场模拟方法，其特征在于，所述步骤2传统观测包括探空仪、船舶/浮标和气象塔站；

所述步骤2非传统观测包括飞机探测、廓线仪和雷达卫星。

5.根据权利要求1所述一种基于空间相关性和监测数据的精细风场模拟方法，其特征在于，所述步骤3具体为采用nudging方法观测值数量；起始和结束时间；是否同化风速、温度和湿度数据设置；是否同化强度设置；同化水平、数值和时间窗口大小及其他相关误差、频率参数设置。