CN108427834A - 基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统及方法，该系统，包括：目标台风添加模块，用于接收并将目标台风参数添加至中尺度模式中；目标区域设置模块，用于根据目标台风的位置和工程点的位置设置目标区域；台风模拟模块，用于接收目标台风参数，根据需要对目标台风参数进行调整，以生成模拟目标台风；距离计算模块，用于计算工程点与模拟目标台风路径之间的距离参数；目标区域调整模块，用于根据计算的距离参数调整目标区域，使模拟目标台风路径穿过工程点。本发明的方法和系统从中尺度模式入手，通过位移模式地形实现工程地与台风路径相交，以实现模式重现台风精确打击工程地危险情景的目的。
Description
技术领域
本发明涉及风工程和气象数值预报的交叉技术领域，尤其涉及基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统及方法。
背景技术
台风(指西北太平洋上的热带气旋)是一种强烈旋转的涡旋系统，其强风、暴雨和风暴潮常带来严重灾害。台风大风就是我国沿海的一个主要致灾因子，不仅对航海运输安全造成威胁，还会给陆上风电站、核电站、跨海大桥、港口工程等近岸工程以及海上风电场、油气工程等海洋工程带来致命的破坏。因此，沿海重大工程建筑设计都必须首先考虑台风潜在的最大威胁。台风影响下工程地的地表风环境，包括风速、风向、温度、湿度等气象要素，是了解台风影响下工程风环境特性的重要参数，是评估台风风险、进行工程抗风设计、合理投资预算的科学参考。
风工程的问题可以采用现场监测或数值模拟两种方式进行研究。而现有历史观测数据分辨率粗且时空分布不均，不足以分析某一指定地点，尤其是海上某点在台风影响下的风环境特性。现场观测十分困难且成本高昂，采用观测资料定量评估某一工程地的台风风况和影响不太可行。如今气象中尺度数值模式日益发展，对大气运动、热力过程、下垫面影响、边界层物理过程等的描述日趋成熟和完善，可较好地模拟出台风的中小尺度精细结构特征，在气象领域内已广泛应用，并推广到台风风工程、风电资源和污染扩散等领域。目前气象中尺度数值模式能较好地模拟出高层大气、边界层、近地层等不同垂直层以及不同尺度的大气环流特征，并输出精细的格点化预报产品，成为分析工程风环境、获取抗风参数的重要手段。风工程是指与风场相关的工程问题，譬如结构物的风力荷载、建筑物通风、空气污染、风力发电、环境风场、风吹砂、防风设施等。台风风工程是指与台风风场相关的工程问题。
然而，工程台风在使用中尺度模式实施精细化数值模拟时，通常要求台风路径“精确打击”即登陆到工程点。一方面是因为地形对风环境要素的影响很大，若台风路径与指定工程点位置有所偏离，工程地的气象要素变化就会出现明显差异，难以反映工程地的风环境特性。另一方面是为了再现最危险路径台风影响情景的风险评估需求。尽管目前中尺度数值模式对台风路径的预测水平已经显著提高，位置误差可控制在50km以内，但这对于工程台风“精确打击”目的地的要求还是不够。这是因为台风尺度一般是1000公里，几公里的工程点相对来说十分微小，要使模拟台风中心触碰目标点(即路径通过工程地)的可能性较小。因此，使台风路径与工程地的合理配置问题成为工程台风模拟中的一项关键技术需求。工程台风是指路径和强度以及模拟精度达到工程需求的目标台风。
台风移动主要受其环境气流的引导，而在模式中控制环境流十分困难，依靠改变模式大气环流背景或初始场、侧边条件把台风路径校准到目标位置上也不可行。而地形对台风移动的影响是个小量，在模式中不大的地形位移不会影响台风路径的模拟结果。
因此，需要一种能够基于模式中的地形数据，通过适当位移模式地形与台风路径进行配置，以达到“精确打击”工程台风要求的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统及方法。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统及方法。
本发明的一个方面，提供了一种基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统，包括：
目标台风添加模块，用于接收并将目标台风参数添加至中尺度模式中；目标区域设置模块，用于根据目标台风的位置和工程点的位置设置目标区域；台风模拟模块，用于接收目标台风参数，根据需要对目标台风参数进行调整，以生成模拟目标台风；距离计算模块，用于计算工程点与模拟目标台风路径之间的距离参数；目标区域调整模块，用于根据计算的距离参数调整目标区域，使模拟目标台风路径穿过工程点，其中，在距离计算模块中，通过以下步骤计算中尺度模式中工程点与模拟目标台风路径之间的距离参数：以工程点为原点，以经线和纬线分别作为纵横坐标轴建立直角坐标系，向北向东为正，向南向西为负；计算工程点到与台风路径之间的垂直距离，垂线交点设为P，并将垂直距离分解为纬向距离和经向距离；根据纬向距离和经向距离以及中尺度模式中格点间距，分别计算纬向距离和经向距离的格点数作为地形需要位移的纬向格点数和经向格点数，在目标区域调整模块中，通过以下步骤根据计算的距离参数调整地形，使模拟目标台风路径穿过工程点：根据纬向格点数和经向格点数将中尺度模式中工程点移动至点P。
所述基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统，还包括：目标台风采集模块，用于根据工程地受台风影响情况从中国气象局选取目标台风，采集目标台风参数。
所述基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统，还包括：模拟目标台风计算模块，用于对调整后的模拟目标台风路径重新进行数值模拟；工程点与台风匹配判断模块，用于查看模拟目标台风路径是否穿过工程点，如果未穿过，则再次调整地形，以此循环，直到输出符合需求的工程台风精细化数值模拟气象要素。
所述基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统，还包括：模拟目标台风验证模块，用于根据台风观测路径验证模拟目标台风路径是否可用。
在目标区域调整模块中，当点P在工程点的向北向东方向时，将每一个纬线坐标值减去纬向格点数，每一个经线坐标值减去经向格点数，并对点P赋予工程点的地形要素参数，并且对目标区域中的每一点均按照对点P赋值的方式进行移动，使得将整个目标区域以与工程点相同的方式向北向东移动。
本发明的另一个方面，提供了一种基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟方法，包括以下步骤：
利用目标台风添加模块接收并将目标台风参数添加至中尺度模式中；利用目标区域设置模块根据目标台风的位置和工程点的位置设置目标区域；利用台风模拟模块接收目标台风参数，根据需要对目标台风参数进行调整，以生成模拟目标台风；利用距离计算模块计算工程点与模拟目标台风路径之间的距离参数；利用目标区域调整模块根据计算的距离参数调整目标区域，使模拟目标台风路径穿过工程点，还包括：以工程点为原点，以经线和纬线分别作为纵横坐标轴建立直角坐标系，向北向东为正，向南向西为负；计算工程点到与台风路径之间的垂直距离，垂线交点设为P，并将垂直距离分解为纬向距离和经向距离；根据纬向距离和经向距离以及中尺度模式中格点间距，分别计算纬向距离和经向距离的格点数作为地形需要位移的纬向格点数和经向格点数，根据纬向格点数和经向格点数将中尺度模式中工程点移动至点P。
所述基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟方法，还包括以下步骤：利用目标台风采集模块根据工程地受台风影响情况从中国气象局选取目标台风，采集目标台风参数。
所述基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟方法，还包括以下步骤：利用模拟目标台风计算模块对调整后的模拟目标台风路径重新进行数值模拟；利用工程点与台风匹配判断模块查看模拟目标台风路径是否穿过工程点，如果未穿过，则再次调整地形，以此循环，直到输出符合需求的工程台风精细化数值模拟气象要素。
所述基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟方法，还包括以下步骤：利用模拟目标台风验证模块根据台风观测路径验证模拟目标台风是否可用。
在所述根据纬向格点数和经向格点数将中尺度模式中工程点移动至点P中，当点P在工程点的向北向东方向时，将每一个纬线坐标值减去纬向格点数，每一个经线坐标值减去经向格点数，并对点P赋予工程点的地形要素参数，并且对目标区域中的每一点均按照对点P赋值的方式进行移动，使得将整个目标区域以与工程点相同的方式向北向东移动。
与现有技术相比，具有以下优点：
1.本发明的方法和系统从气象中尺度模式入手，通过位移模式地形实现具体工程地与台风路径相交，以实现模式重现台风精确打击某一工程地危险情景的目的。
2.本发明的方法和系统使模拟目标台风穿过工程点，使得能够计算模拟目标台风在工程点处的影响特征，以有效反映台风影响下工程地的风环境特性，弥补观测数据稀少以及使用参数化或半经验风场模型带来的不足。
3.本发明的系统和方法可以对各种中尺度模式中的地形模块进行操作。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统连接框图。
图2为本发明实施例中根据计算的距离参数多次调整目标区域，使模拟目标台风路径穿过工程点的示意图。
图3为本发明实施例的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟方法的步骤图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
针对台风风工程抗风设计和风险评估的需求，本发明基于气象中尺度模式，对其地形进行平移或旋转，使工程地与台风路径进行合理配置，以达到工程台风的模拟要求，从而满足工程台风风环境特性分析以及风险评估的需求。模式地形包括地形高度、地表属性以及海陆属性等地形要素，这里地形的位移包括这一系列地形要素的相应改变。
实施一
图1为本发明实施例的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统连接框图，参见图1，本发明提供的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统，包括：距离计算模块，用于计算工程点与模拟目标台风路径之间的距离参数；目标区域调整模块，用于根据计算的距离参数调整目标区域，使模拟目标台风路径穿过工程点。
另外，在根据计算的距离参数调整目标区域，使模拟目标台风路径穿过工程点的过程中，可能会出现多次调整的情况，例如，基于调整后的模拟目标台风和工程点，即目标区域经调整变成新的模式下垫面，此时，模拟目标台风处于新的模式下垫面中，有可能发生变化。因此，本实施例的系统还包括工程点与台风匹配判断模块和模拟目标台风计算模块，其中，模拟目标台风计算模块，用于对调整后的模拟目标台风路径重新进行数值模拟；工程点与台风匹配判断模块，用于查看模拟目标台风路径是否穿过工程点，如果未穿过，则再次调整地形，以此循环，直到输出符合需求的工程台风精细化数值模拟气象要素。
在本实施例中，所述基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统，还包括：目标台风采集模块，用于根据工程地受台风影响情况从中国气象局选取目标台风，采集目标台风参数；目标台风添加模块，用于接收并将目标台风参数添加至中尺度模式中；目标区域设置模块，根据目标台风的位置和工程点的位置设置目标区域；台风模拟模块，用于接收目标台风参数，根据需要对目标台风参数进行调整，以生成模拟目标台风。
在本实施例中，所述基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统，还包括：模拟目标台风验证模块，用于根据台风观测路径验证模拟目标台风路径是否可用。
在本实施例中，距离计算模块通过以下步骤计算中尺度模式中工程点与模拟目标台风路径之间的距离参数：以工程点为原点O(0，0)，以经线和纬线作为纵横坐标轴建立直角坐标系，向北向东为正，向南向西为负；计算工程点到与台风路径之间的垂直距离d，垂线交点设为P，并将垂直距离d分解为纬向距离dx和经向距离dy；根据纬向距离dx和经向距离dy以及中尺度模式中格点间距，分别计算纬向距离和经向距离的格点数作为地形需要位移的纬向格点数x和经向格点数y。目标区域调整模块通过以下步骤根据计算的距离参数调整地形，使模拟目标台风路径穿过工程点：根据纬向格点数和经向格点数将中尺度模式中工程点O移动至点P，具体地，当点P在点O的向北向东方向时，将每一个纬线坐标值减去纬向格点数x，每一个经线坐标值减去经向格点数y，并对点P赋予点O的地形要素例如地形高度、地表属性以及海陆属性等，同时，对目标区域中的每一点均按照以上点O与点P赋值的方式进行移动，使得整个目标区域作为模拟目标台风的下垫面整体向北向东移动，以实现模拟目标台风路径穿过工程点的目的，换句话说，当点P在点O的向北向东方向时，将点P 的横坐标减去纬向格点数x，点P的纵坐标减去经向格点数y，并对点P赋予点O的地形要素例如地形高度、地表属性以及海陆属性等，同时，对目标区域中的每一点均按照以上点P移动的方式进行移动，使得整个目标区域作为模拟目标台风的下垫面整体向北向东移动，以实现模拟目标台风路径穿过工程点的目的。
中尺度模式可以为WRF中尺度模式，当然，中尺度模式不限于此。
本发明的系统从气象中尺度模式入手，通过位移模式地形实现具体工程地与台风路径相交，以实现模式重现台风精确打击某一工程地危险情景的目的。
本发明的系统使模拟目标台风穿过工程点，使得能够计算模拟目标台风在工程点处的影响特征，以有效反映台风影响下工程地的风环境特性，弥补观测数据稀少以及使用参数化或半经验风场模型带来的不足。
本发明的系统可以对各种中尺度模式中的地形模块进行操作。
实施二
本实施例是在实施例一基础上的改进，实施例一中公开的技术内容不重复描述，实施例一公开的内容也属于本实施例公开的内容。
参见图2，在本实施例中，需要的模拟目标台风是一个正面穿琼州海峡的台风。经过对历史台风的研究，选取自东向西穿过雷州半岛、强度接近目标台风强度的真实台风启德(1213号)作为目标台风。
将目标台风参数添加至中尺度模式中，根据目标台风的位置和工程点的位置设置目标区域，根据需要对目标台风参数进行调整，例如对目标台风的强度进行加强等，以生成模拟目标台风。
根据台风观测路径验证模拟目标台风路径是否可用，如果不可用，重新对目标台风参数进行调整，直到模拟目标台风路径可用为止。其中，台风观测路径可以从第三方气象观测中心获取。
本实施例中，计算工程点与模拟目标台风路径之间的距离参数，由于模拟目标台风路径并未按工程风要求穿过琼州海峡，而是穿过了琼州半岛，参见图 2中移动前的原海岸线，计算模拟目标台风路径与琼州海峡的位置，发现模拟目标台风路径向北偏离海峡1.25个纬度。
根据计算的距离参数调整目标区域，使模拟目标台风路径穿过工程点，具体地，将中尺度模式目标区域内整个地形向北位移1.25个纬度，参见图2中移动后的海岸线，重新构建中尺度模式地形下垫面。基于新的中尺度模式下垫面再次计算模拟目标台风路径，可得到正面穿越琼州海峡的台风，参见图2中的台风路径。
本实施例中，地形位移后模拟目标台风正面穿越琼州海峡，达到了工程台风精准打击跨海工程的要求。基于地形位移后工程台风的精细化数值模拟输出结果，即可分析台风影响下工程地风环境特性、计算工程抗风参数、评估工程的台风风险。
本实施例以琼州海峡跨海桥梁工程的选址评估为例说明本发明的系统实现了目标台风对工程地的“精确打击”，有效反映了台风风速、风向等气象要素对工程地的影响，可为工程台风风环境风特性分析提供科学参考。
实施三
参见图3，本发明提供的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟方法，包括以下步骤：利用距离计算模块计算工程点与模拟目标台风路径之间的距离参数；利用目标区域调整模块根据计算的距离参数调整目标区域，使模拟目标台风路径穿过工程点。
本实施例的方法还包括以下步骤：利用模拟目标台风计算模块对调整后的模拟目标台风路径重新进行数值模拟；利用工程点与台风匹配判断模块查看模拟目标台风路径是否穿过工程点，如果未穿过，则再次调整地形，以此循环，直到输出符合需求的工程台风精细化数值模拟气象要素。
所述基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟方法，还包括以下步骤：利用目标台风采集模块，根据工程地受台风影响情况从中国气象局选取目标台风，采集目标台风参数；利用目标台风添加模块接收并将目标台风参数添加至中尺度模式中；利用目标区域设置模块目标台风的位置和工程点的位置设置目标区域；利用台风模拟模块接收目标台风参数，根据需要对目标台风参数进行调整，以生成模拟目标台风。
所述基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟方法，还包括以下步骤：利用模拟目标台风验证模块根据台风观测路径验证模拟目标台风是否可用。
距离计算模块通过以下步骤计算中尺度模式中工程点与模拟目标台风路径之间的距离参数：以工程点为原点，以经线和纬线作为纵横坐标轴建立直角坐标系，向北向东为正，向南向西为负；计算工程点到与台风路径之间的垂直距离，垂线交点设为P，并将垂直距离分解为纬向距离和经向距离；根据纬向距离和经向距离以及中尺度模式中格点间距，分别计算纬向距离和经向距离的格点数作为地形需要位移的纬向格点数和经向格点数，
目标区域调整模块通过以下步骤根据计算的距离参数调整地形，使模拟目标台风路径穿过工程点：根据纬向格点数和经向格点数将中尺度模式中工程点移动至点P。
对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。另外，由于方法实施例与系统实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
本发明的方法从气象中尺度模式入手，通过位移模式地形实现具体工程地与台风路径相交，以实现模式重现台风精确打击某一工程地危险情景的目的。
本发明的方法使模拟目标台风穿过工程点，使得能够计算模拟目标台风在工程点处的影响特征，以有效反映台风影响下工程地的风环境特性，弥补观测数据稀少以及使用参数化或半经验风场模型带来的不足。
本发明的方法可以对各种中尺度模式中的地形模块进行操作。
以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备 (可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统，其特征在于，包括：
目标台风添加模块，用于接收并将目标台风参数添加至中尺度模式中；
目标区域设置模块，用于根据目标台风的位置和工程点的位置设置目标区域；
台风模拟模块，用于接收目标台风参数，根据需要对目标台风参数进行调整，以生成模拟目标台风；
距离计算模块，用于计算工程点与模拟目标台风路径之间的距离参数；
目标区域调整模块，用于根据计算的距离参数调整目标区域，使模拟目标台风路径穿过工程点，
其中，
在距离计算模块中，通过以下步骤计算中尺度模式中工程点与模拟目标台风路径之间的距离参数：
以工程点为原点，以经线和纬线分别作为纵横坐标轴建立直角坐标系，向北向东为正，向南向西为负；
计算工程点到与台风路径之间的垂直距离，垂线交点设为P，并将垂直距离分解为纬向距离和经向距离；
根据纬向距离和经向距离以及中尺度模式中格点间距，分别计算纬向距离和经向距离的格点数作为地形需要位移的纬向格点数和经向格点数，
在目标区域调整模块中，通过以下步骤根据计算的距离参数调整地形，使模拟目标台风路径穿过工程点：
根据纬向格点数和经向格点数将中尺度模式中工程点移动至点P。
2.根据权利要求1所述的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统，其特征在于，还包括：
目标台风采集模块，用于根据工程地受台风影响情况从中国气象局国气象局选取目标台风，采集目标台风参数。
3.根据权利要求2所述的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统，其特征在于，还包括：
模拟目标台风计算模块，用于对调整后的模拟目标台风路径重新进行数值模拟；
工程点与台风匹配判断模块，用于查看模拟目标台风路径是否穿过工程点，如果未穿过，则再次调整地形，以此循环，直到输出符合需求的工程台风精细化数值模拟气象要素。
4.根据权利要求3所述的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统，其特征在于，还包括：
模拟目标台风验证模块，用于根据台风观测路径验证模拟目标台风路径是否可用。
5.根据权利要求4所述的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟系统，其特征在于，在目标区域调整模块中，当点P在工程点的向北向东方向时，将每一个纬线坐标值减去纬向格点数，每一个经线坐标值减去经向格点数，并对点P赋予工程点的地形要素参数，并且对目标区域中的每一点均按照对点P赋值的方式进行移动，使得将整个目标区域以与工程点相同的方式向北向东移动。
6.一种基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用目标台风添加模块接收并将目标台风参数添加至中尺度模式中；
利用目标区域设置模块根据目标台风的位置和工程点的位置设置目标区域；
利用台风模拟模块接收目标台风参数，根据需要对目标台风参数进行调整，以生成模拟目标台风；
利用距离计算模块计算工程点与模拟目标台风路径之间的距离参数；
利用目标区域调整模块根据计算的距离参数调整目标区域，使模拟目标台风路径穿过工程点，
还包括：
以工程点为原点，以经线和纬线分别作为纵横坐标轴建立直角坐标系，向北向东为正，向南向西为负；
计算工程点到与台风路径之间的垂直距离，垂线交点设为P，并将垂直距离分解为纬向距离和经向距离；
根据纬向距离和经向距离以及中尺度模式中格点间距，分别计算纬向距离和经向距离的格点数作为地形需要位移的纬向格点数和经向格点数，
根据纬向格点数和经向格点数将中尺度模式中工程点移动至点P。
7.根据权利要求6所述的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟方法，其特征在于，还包括以下步骤：
利用目标台风采集模块，根据工程地受台风影响情况从中国气象局选取目标台风，采集目标台风参数。
8.根据权利要求7所述的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟方法，其特征在于，还包括以下步骤：
利用模拟目标台风计算模块对调整后的模拟目标台风路径重新进行数值模拟；
利用工程点与台风匹配判断模块查看模拟目标台风路径是否穿过工程点，如果未穿过，则再次调整地形，以此循环，直到输出符合需求的工程台风精细化数值模拟气象要素。
9.根据权利要求8所述的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟方法，其特征在于，还包括：
利用模拟目标台风验证模块根据台风观测路径验证模拟目标台风是否可用。
10.根据权利要求9所述的基于中尺度模式的工程台风精细化数值模拟方法，其特征在于，在所述根据纬向格点数和经向格点数将中尺度模式中工程点移动至点P中，当点P在工程点的向北向东方向时，将每一个纬线坐标值减去纬向格点数，每一个经线坐标值减去经向格点数，并对点P赋予工程点的地形要素参数，并且对目标区域中的每一点均按照对点P赋值的方式进行移动，使得将整个目标区域以与工程点相同的方式向北向东移动。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109444989A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-08 | 中山大学 | 台风预报方法、系统、可读存储介质和设备 |
| CN110321642A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-11 | 中国气象局上海台风研究所 | 一种改进运动学效应的台风近地面风场模拟方法 |
| CN111921192A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-13 | 网易（杭州）网络有限公司 | 虚拟对象的控制方法和装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070221743A1 (en) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Weinzapfel Robert A | Methods of calculating impact time for storms |
| US7340346B2 (en) * | 2004-02-26 | 2008-03-04 | Swiss Reinsurance Company | Method for generating data set |
| CN102023317A (zh) * | 2010-10-14 | 2011-04-20 | 北京大学 | 高速铁路大风监测点布设方法 |
| CN106779804A (zh) * | 2010-05-28 | 2017-05-31 | 吉奥斯特拉股份有限公司 | 用于广阔地域上的多样化资源基础的测绘建模的系统和方法 |
-
2018
- 2018-02-13 CN CN201810150188.6A patent/CN108427834A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7340346B2 (en) * | 2004-02-26 | 2008-03-04 | Swiss Reinsurance Company | Method for generating data set |
| US20070221743A1 (en) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Weinzapfel Robert A | Methods of calculating impact time for storms |
| CN106779804A (zh) * | 2010-05-28 | 2017-05-31 | 吉奥斯特拉股份有限公司 | 用于广阔地域上的多样化资源基础的测绘建模的系统和方法 |
| CN102023317A (zh) * | 2010-10-14 | 2011-04-20 | 北京大学 | 高速铁路大风监测点布设方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 薛霖: "不同海岸地形下台风边界层风场精细模拟及其风工程参数特性", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109444989A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-08 | 中山大学 | 台风预报方法、系统、可读存储介质和设备 |
| CN109444989B (zh) * | 2018-12-28 | 2020-07-07 | 中山大学 | 台风预报方法、系统、可读存储介质和设备 |
| CN110321642A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-11 | 中国气象局上海台风研究所 | 一种改进运动学效应的台风近地面风场模拟方法 |
| CN110321642B (zh) * | 2019-07-09 | 2022-04-26 | 中国气象局上海台风研究所 | 一种改进运动学效应的台风近地面风场模拟方法 |
| CN111921192A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-13 | 网易（杭州）网络有限公司 | 虚拟对象的控制方法和装置 |
| CN111921192B (zh) * | 2020-08-31 | 2024-02-23 | 网易（杭州）网络有限公司 | 虚拟对象的控制方法和装置 |
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