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申请/专利权人：北京城市气象研究院

摘要：本发明公开了一种区域数值预报模式的混合热启动初始场生成方法及系统，所述方法包括：基于全球模式的预报风场的有效分辨率计算全球模式分辨率的最小可信尺度lmin；计算动能误差容尺度l1；计算区域数值预报模式残余尺度l2；将最小可信尺度lmin、动能误差容尺度l1和区域数值预报模式残余尺度l2三者中的最大者作为分离尺度分别提取全球模式的预报场的大尺度信息和区域数值预报模式的预报场的小尺度信息，生成当前时次区域数值预报模式热启动的初始场。本发明能够在不影响区域数值预报模式稳定性的同时能够引入足够的全球模式信息来实现区域数值预报模式热启动。

主权项：1.一种区域数值预报模式的混合热启动初始场生成方法，其特征在于，包括：S1，基于全球模式的预报风场的有效分辨率计算全球模式分辨率的最小可信尺度lmin；步骤S1中的有效分辨率是指高空风场动能谱K随尺度l的分布廓线Kl开始明显低于标准的-53幂律分布时的廓线，计算公式如下： 且对于任何l＜lmin 其中，n为高度，η为指定的小动能差；S2，基于最小可信尺度lmin与目标区域尺度lmax之间的每个尺度l上全球模式的预报风场W和目标区域的分析风场的差异动能谱Al以及预设的差异动能谱Al的第一差异容忍度∈1，得到动能误差容尺度l1，其中，目标区域尺度lmax为需要预报的目标区域的东西方向或南北方向宽度；步骤S2包括：S21，对全球模式的预报风场W在最小可信尺度lmin到需要预报的目标区域的目标区域尺度lmax之间的每个尺度l上使用傅里叶分解或低通滤波器进行尺度分离，得到全球模式的预报风场W在每个尺度l上对应的大尺度端风速谱分布Wlargel和小尺度端风速谱分布Wsmalll，尺度分离计算公式如下：W＝Wlargel+Wsmalll其中，S22，对目标区域的分析风场在最小可信尺度lmin到需要预报的目标区域的目标区域尺度lmax之间的每个尺度l上使用离散傅里叶分解或低通滤波器进行尺度分离，得到目标区域的分析风场在每个尺度l上对应的大尺度端风速谱分布和小尺度端风速谱分布尺度分离计算公式如下： 其中，S23，基于全球模式的预报风场W的大尺度端风速谱分布Wlargel和目标区域的分析风场的大尺度端风速谱分布计算每个尺度l上全球模式的预报风场W和目标区域的分析风场的差异动能谱Al，计算公式如下： S24，基于差异动能谱Al和预设的差异动能谱Al的第一差异容忍度∈1，得到动能误差容尺度l1，计算公式如下：Al＝∈1其中，满足上式的尺度l即为第一差异容忍度∈1对应的动能误差容忍尺度，记为l1；S3，基于目标区域的全球模式的预报风场W和上一次启动时区域数值预报模式的预报风场的小尺度端的残余差异动能Bl以及预设的小尺度端的残余差异动能Bl的第二差异容忍度∈2，得到区域数值预报模式残余尺度l2；步骤S3包括：S31，计算目标区域的全球模式的预报风场W和上一次启动后区域数值预报模式的预报风场之间的风场误差D，公式如下： S32，对目标区域的上一次启动后区域数值预报模式的预报风场在最小可信尺度lmin到需要预报的目标区域的目标区域尺度lmax之间的每个尺度l上进行尺度分离，得到目标区域的上一次启动时区域数值预报模式的预报风场在每个尺度l上对应的大尺度端风速谱分布和小尺度端风速谱分布尺度分离计算公式如下： 其中，S33，基于S21中得到的全球模式的预报风场W在每个尺度l上对应的大尺度端风速谱分布Wlargel和S32得到的目标区域的上一次启动时区域数值预报模式的预报风场在每个尺度l上对应的大尺度端风速谱分布计算每个尺度l对应的大尺度风场误差dl，计算公式如下： S34，基于S31得到的目标区域的全球模式的预报风场W和上一次启动时区域数值预报模式的预报风场之间的风场误差D和S33得到的每个尺度l对应的大尺度风场误差dl计算得到小尺度端的残余差异动能Bl，计算公式如下： S35，基于小尺度端的残余差异动能Bl和预设的小尺度端的残余差异动能Bl的第二差异容忍度∈2，得到区域数值预报模式残余尺度l2，计算公式如下：Bl＝∈2其中，满足上式的尺度l即为第二差异容忍度∈2对应的区域数值预报模式残余尺度，记为l2；S4，将最小可信尺度lmin、动能误差容尺度l1和区域数值预报模式残余尺度l2三者中的最大者作为分离尺度分别提取全球模式的预报场的大尺度信息和区域数值预报模式的预报场的小尺度信息，将两者相加生成当前时次区域数值预报模式热启动的初始场；步骤S4包括：S41，基于最小可信尺度lmin、动能误差容尺度l1和区域数值预报模式残余尺度l2确定动态混合尺度lb，公式如下：lb＝maxlmin,l1,l2；S42，将动态混合尺度lb作为分离尺度并使用离散傅里叶分解或低通滤波器分别提取全球模式的预报场的大尺度信息和区域数值预报模式的预报场的小尺度信息；S43，将全球模式的预报场的大尺度信息和区域数值预报模式的预报场的小尺度信息相加得到的混合场作为当前时次区域数值预报模式热启动的初始场。

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