CN109272172A - 一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法及装置 - Google Patents

一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法及装置，综合考虑预报区域大气低频环流系统的分布和相互配置，确定低频环流系统关键区，再结合低频环流图中低频环流系统的特征量，使得热带气候预报模型中的预报因子和预报量之间的关联度提高，能够定量客观地体现出预报区域短期气候的真实状况，解决了由于对大气季节内振荡、土壤湿度、平流层‑对流层相互作用、海洋‑大气相互作用等低频信号的认识有限，特别是对它们的动力学机制不是十分了解，导致的当前的数值动力模式难以提供准确描述大气的初始条件和各种缓变的热力与动力物理边界条件，降低了数值模式的预报时效和预报准确性的技术问题。

Description

一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法及装置
技术领域
本发明涉及气候预警技术领域，尤其涉及一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法及装置。
背景技术
低纬热带地区一直是全球旱涝灾害频发的地区。近年来，特别是在全球变暖背景下，持续性的高影响异常气候事件造成的损失也越来越大，受到了更多的关注和重视。提高短期气候精细化预报是尚需解决的难题之一，也是气象业务预报的发展趋势。
天气预报的可预报期限主要由初值决定，因此天气预报主要着眼于10天(最长2周)以内的预报；而短期气候预报的可预报因子源自大气、海洋和陆地上的各种动力和热力过程，它主要解决天(月到季节)时间尺度预报问题。
目前，虽然数值动力模式是短期气候预报的重要途径和发展方向之一，但是由于对大气季节内振荡、土壤湿度、平流层-对流层相互作用、海洋-大气相互作用等低频信号的认识有限，特别是对它们的动力学机制不是十分了解，导致了当前的数值动力模式难以提供准确描述大气的初始条件和各种缓变的热力与动力物理边界条件，降低了数值模式的预报时效和预报准确性的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法及装置，解决了由于对大气季节内振荡、土壤湿度、平流层-对流层相互作用、海洋-大气相互作用等低频信号的认识有限，特别是对它们的动力学机制不是十分了解，导致的当前的数值动力模式难以提供准确描述大气的初始条件和各种缓变的热力与动力物理边界条件，降低了数值模式的预报时效和预报准确性的技术问题。
本发明提供了一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法，包括：
获取预报区域的历史降水数据，历史降水数据包括预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量；
根据预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量和低频环流系统的特征量之间的关系，确定预报区域内气温和降水过程等级标准；
获取预报区域的再分析数据或模式输出风场；
根据预报区域的再分析数据或模式输出风场，生成预报区域的低频环流图；
根据低频环流图中低频环流系统的特征量的变化，以及低频环流系统的特征量对应预报区域内气温和降水过程等级的变化，确定低频环流图中低频环流系统关键区；
基于预报区域内气温和降水过程等级标准、低频环流图以及低频环流系统关键区，通过多元线性回归分析法，构建以气温和降水过程等级为预报量，以低频环流系统的特征量为预报因子的热带气候预报模型。
可选地，低频环流系统的特征量包括位势高度、气压强度、中心位置和位相。
可选地，根据预报区域的再分析数据或模式输出风场，生成预报区域的低频环流图具体为：
对预报区域的再分析数据或模式输出风场进行滤波，得到逐日的低频纬向风和低频经向风；
根据低频纬向风和低频经向风生成预报区域的低频环流图。
可选地，预报区域内气温和降水过程等级标准包括：气温等级标准、降水量等级标准以及达到极端气温和降水量的格点数占预报区域的空间总格点数的比例。
可选地，根据低频环流图中低频环流系统的特征量的变化，以及低频环流系统的特征量对应预报区域内气温和降水过程等级的变化，确定低频环流图中低频环流系统关键区具体为：
通过经验正交函数将低频环流图中每个时段对应的低频纬向风和低频经向风展开，提取前N个空间分量和前N个时间分量，N为预设数量；
判断时间分量中达到极端气温和降水量的时段对应的空间分量中空间位置重复率和持续出现频数是否分别高于对应的预设阈值，若是，则结合空间分量和时间分量确定低频环流图中的低频环流系统关键区。
本发明提供了一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建装置，包括：
第一获取单元，用于获取预报区域的历史降水数据，历史降水数据包括预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量；
等级确定单元，用于根据预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量和低频环流系统的特征量之间的关系，确定预报区域内气温和降水过程等级标准；
第二获取单元，用于获取预报区域的再分析数据或模式输出风场；
图像生成单元，用于根据预报区域的再分析数据或模式输出风场，生成预报区域的低频环流图；
关键区确定单元，用于根据低频环流图中低频环流系统的特征量的变化，以及低频环流系统的特征量对应预报区域内气温和降水过程等级的变化，确定低频环流图中低频环流系统关键区；
建模单元，用于基于预报区域内气温和降水过程等级标准、低频环流图以及低频环流系统关键区，通过多元线性回归分析法，构建以气温和降水过程等级为预报量，以低频环流系统的特征量为预报因子的热带气候预报模型。
可选地，低频环流系统的特征量包括位势高度、气压强度、中心位置和位相。
可选地，图像生成单元具体包括：
滤波子单元，用于对预报区域的再分析数据或模式输出风场进行滤波，得到逐日的低频纬向风和低频经向风；
图像生成子单元，用于根据低频纬向风和低频经向风生成预报区域的低频环流图。
可选地，预报区域内气温和降水过程等级标准包括：气温等级标准、降水量等级标准以及达到极端气温和降水量的格点数占预报区域的空间总格点数的比例。
可选地，关键区确定单元具体包括：
分解子单元，用于通过经验正交函数将低频环流图中每个时段对应的低频纬向风和低频经向风展开，提取前N个空间分量和前N个时间分量，N为预设数量；
判断子单元，用于判断时间分量中达到极端气温和降水量的时段对应的空间分量中空间位置重复率和持续出现频数是否分别高于对应的预设阈值，若是，则结合空间分量和时间分量确定低频环流图中的低频环流系统关键区。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明综合考虑预报区域大气低频环流系统的分布和相互配置，确定低频环流系统关键区，再结合低频环流图中低频环流系统的特征量，使得热带气候预报模型中的预报因子和预报量之间的关联度提高，能够定量客观地体现出预报区域短期气候的真实状况，解决了由于对大气季节内振荡、土壤湿度、平流层-对流层相互作用、海洋-大气相互作用等低频信号的认识有限，特别是对它们的动力学机制不是十分了解，导致的当前的数值动力模式难以提供准确描述大气的初始条件和各种缓变的热力与动力物理边界条件，降低了数值模式的预报时效和预报准确性的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本发明提供的一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建装置的一个实施例的结构示意图；
图4为本发明提供的一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建装置的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法及装置，解决了由于对大气季节内振荡、土壤湿度、平流层-对流层相互作用、海洋-大气相互作用等低频信号的认识有限，特别是对它们的动力学机制不是十分了解，导致的当前的数值动力模式难以提供准确描述大气的初始条件和各种缓变的热力与动力物理边界条件，降低了数值模式的预报时效和预报准确性的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供了一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法的一个实施例，包括：
101、获取预报区域的历史降水数据，历史降水数据包括预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量；
需要说明的是，以热带地区省、区、市为单位进行气温和降水量一致性分析，将选取区域分为范围适中的一个或多个预报区域。在确定了预报区域后，获取预报区域的历史降水数据，历史降水数据包括预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量。
102、根据预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量和低频环流系统的特征量之间的关系，确定预报区域内气温和降水过程等级标准；
需要说明的是，预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量是和低频环流系统的特征量密切关联的，采用多元线性回归统计法，能够确定预报区域内气温和降水过程等级标准。
103、获取预报区域的再分析数据或模式输出风场；
需要说明的是，除了获取预报区域的历史降水数据之外，还需要获取预报区域的再分析数据(NCEP、ERA-interim)或模式输出风场。
104、根据预报区域的再分析数据或模式输出风场，生成预报区域的低频环流图；
需要说明的是，在获取了预报区域的再分析数据或模式输出风场后，根据预报区域的再分析数据或模式输出风场，生成预报区域的低频环流图。
105、根据低频环流图中低频环流系统的特征量的变化，以及低频环流系统的特征量对应预报区域内气温和降水过程等级的变化，确定低频环流图中低频环流系统关键区；
需要说明的是，低频环流系统关键区指的即是在低频环流图中，由于低频环流系统的特征量的变化，显示出预报区域内气温和降水过程等级为最高等级或最低等级，且气温和降水过程等级的变化具有周期性和规律性。
106、基于预报区域内气温和降水过程等级标准、低频环流图以及低频环流系统关键区，通过多元线性回归分析法，构建以气温和降水过程等级为预报量，以低频环流系统的特征量为预报因子的热带气候预报模型；
需要说明的是，在确定了预报区域内气温和降水过程等级标准、低频环流图以及低频环流系统关键区的基础上，通过多元线性回归分析法，建立以气温和降水过程等级为预报量，以低频环流系统的特征量为预报因子的热带气候预报模型。
本发明实施例综合考虑预报区域大气低频环流系统的分布和相互配置，确定低频环流系统关键区，再结合低频环流图中低频环流系统的特征量，使得热带气候预报模型中的预报因子和预报量之间的关联度提高，能够定量客观地体现出预报区域短期气候的真实状况，解决了由于对大气季节内振荡、土壤湿度、平流层-对流层相互作用、海洋-大气相互作用等低频信号的认识有限，特别是对它们的动力学机制不是十分了解，导致的当前的数值动力模式难以提供准确描述大气的初始条件和各种缓变的热力与动力物理边界条件，降低了数值模式的预报时效和预报准确性的技术问题。
以上是对本发明提供的一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法的一个实施例进行的说明，以下将对本发明提供的一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法的另一个实施例进行说明。
请参阅图2，本发明提供了一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法的另一个实施例，包括：
201、获取预报区域的历史降水数据，历史降水数据包括预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量；
需要说明的是，以热带地区省、区、市为单位进行气温和降水量一致性分析，将选取区域分为范围适中的一个或多个预报区域。在确定了预报区域后，获取预报区域的历史降水数据，历史降水数据包括预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量。
202、根据预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量和低频环流系统的特征量之间的关系，确定预报区域内气温和降水过程等级标准；
需要说明的是，预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量是和低频环流系统的特征量密切关联的，采用多元线性回归统计法，能够确定预报区域内气温和降水过程等级标准，如表1和表2所示，表1为气温等级标准，表2为降水过程等级标准：
表1 降水过程等级标准
表2 气温等级标准
203、获取预报区域的再分析数据或模式输出风场；
需要说明的是，除了获取预报区域的历史降水数据之外，还需要获取预报区域的再分析数据(NCEP、ERA-interim)或模式输出风场。
204、对预报区域的再分析数据或模式输出风场进行滤波，得到逐日的低频纬向风和低频经向风；
需要说明的是，使用带通滤波器(如Batterworth滤波器)对获取到的预报区域的再分析数据或模式输出风场进行滤波，得到逐日30-90天的低频纬向风和低频经向风，一般选取的风场等压面为低频系统特征值最大所在的等压面层，可以是200hPa、500hPa及700hPa等。
205、根据低频纬向风和低频经向风生成预报区域的低频环流图；
需要说明的是，根据低频纬向风和低频经向风，生成预报区域的低频环流图。
206、通过经验正交函数将低频环流图中每个时段对应的低频纬向风和低频经向风展开，提取前N个空间分量和前N个时间分量，N为预设数量；
需要说明的是，通过经验正交函数将低频环流图中每个时段对应的低频纬向风和低频经向风展开，提取前N个空间分量和前N个时间分量，N为预设数量，一般为前3个空间分量和前3个时间分量。
207、判断时间分量中达到极端气温和降水量的时段对应的空间分量中空间位置重复率和持续出现频数是否分别高于对应的预设阈值，若是，则结合空间分量和时间分量确定低频环流图中的低频环流系统关键区；
需要说明的是，判断时间分量中达到极端气温和降水量的时段对应的空间分量中空间位置重复率和持续出现频数是否分别高于对应的预设阈值，若是，则结合空间分量和时间分量确定低频环流图中的低频环流系统关键区，若否，则非低频环流系统关键区。
208、基于预报区域内气温和降水过程等级标准、低频环流图以及低频环流系统关键区，通过多元线性回归分析法，构建以气温和降水过程等级为预报量，以低频环流系统的特征量为预报因子的热带气候预报模型；
需要说明的是，在确定了预报区域内气温和降水过程等级标准、低频环流图以及低频环流系统关键区的基础上，通过多元线性回归分析法，建立以气温和降水过程等级为预报量，以低频环流系统的特征量为预报因子的热带气候预报模型。
以上是对本发明提供的一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法的另一个实施例进行的说明，以下将对本发明提供的一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建装置的一个实施例进行说明。
请参阅图3，本发明提供了一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建装置的一个实施例，包括：
第一获取单元301，用于获取预报区域的历史降水数据，历史降水数据包括预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量；
等级确定单元302，用于根据预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量和低频环流系统的特征量之间的关系，确定预报区域内气温和降水过程等级标准；
第二获取单元303，用于获取预报区域的再分析数据或模式输出风场；
图像生成单元304，用于根据预报区域的再分析数据或模式输出风场，生成预报区域的低频环流图；
关键区确定单元305，用于根据低频环流图中低频环流系统的特征量的变化，以及低频环流系统的特征量对应预报区域内气温和降水过程等级的变化，确定低频环流图中低频环流系统关键区；
建模单元306，用于基于预报区域内气温和降水过程等级标准、低频环流图以及低频环流系统关键区，通过多元线性回归分析法，构建以气温和降水过程等级为预报量，以低频环流系统的特征量为预报因子的热带气候预报模型。
以上是对本发明提供的一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建装置的一个实施例进行的说明，以下将对本发明提供的一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建装置的另一个实施例进行说明。
请参阅图4，本发明提供了一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建装置的另一个实施例，包括：
第一获取单元401，用于获取预报区域的历史降水数据，历史降水数据包括预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量；
等级确定单元402，用于根据预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量和低频环流系统的特征量之间的关系，确定预报区域内气温和降水过程等级标准；
第二获取单元403，用于获取预报区域的再分析数据或模式输出风场；
图像生成单元404，用于根据预报区域的再分析数据或模式输出风场，生成预报区域的低频环流图；
图像生成单元404具体包括：
滤波子单元4041，用于对预报区域的再分析数据或模式输出风场进行滤波，得到逐日的低频纬向风和低频经向风；
图像生成子单元4042，用于根据低频纬向风和低频经向风生成预报区域的低频环流图；
关键区确定单元405，用于根据低频环流图中低频环流系统的特征量的变化，以及低频环流系统的特征量对应预报区域内气温和降水过程等级的变化，确定低频环流图中低频环流系统关键区；
关键区确定单元405具体包括：
分解子单元4051，用于通过经验正交函数将低频环流图中每个时段对应的低频纬向风和低频经向风展开，提取前N个空间分量和前N个时间分量， N为预设数量；
判断子单元4052，用于判断时间分量中达到极端气温和降水量的时段对应的空间分量中空间位置重复率和持续出现频数是否分别高于对应的预设阈值，若是，则结合空间分量和时间分量确定低频环流图中的低频环流系统关键区；
建模单元406，用于基于预报区域内气温和降水过程等级标准、低频环流图以及低频环流系统关键区，通过多元线性回归分析法，构建以气温和降水过程等级为预报量，以低频环流系统的特征量为预报因子的热带气候预报模型。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，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)

1.一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法，其特征在于，包括：
获取预报区域的历史降水数据，历史降水数据包括预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量；
根据预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量和低频环流系统的特征量之间的关系，确定预报区域内气温和降水过程等级标准；
获取预报区域的再分析数据或模式输出风场；
根据预报区域的再分析数据或模式输出风场，生成预报区域的低频环流图；
根据低频环流图中低频环流系统的特征量的变化，以及低频环流系统的特征量对应预报区域内气温和降水过程等级的变化，确定低频环流图中低频环流系统关键区；
基于预报区域内气温和降水过程等级标准、低频环流图以及低频环流系统关键区，通过多元线性回归分析法，构建以气温和降水过程等级为预报量，以低频环流系统的特征量为预报因子的热带气候预报模型。
2.根据权利要求1所述的基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法，其特征在于，低频环流系统的特征量包括位势高度、气压强度、中心位置和位相。
3.根据权利要求1所述的基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法，其特征在于，根据预报区域的再分析数据或模式输出风场，生成预报区域的低频环流图具体为：
对预报区域的再分析数据或模式输出风场进行滤波，得到逐日的低频纬向风和低频经向风；
根据低频纬向风和低频经向风生成预报区域的低频环流图。
4.根据权利要求1所述的基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法，其特征在于，预报区域内气温和降水过程等级标准包括：气温等级标准、降水量等级标准以及达到极端气温和降水量的格点数占预报区域的空间总格点数的比例。
5.根据权利要求3所述的基于低频环流图的热带气候预报模型构建方法，其特征在于，根据低频环流图中低频环流系统的特征量的变化，以及低频环流系统的特征量对应预报区域内气温和降水过程等级的变化，确定低频环流图中低频环流系统关键区具体为：
通过经验正交函数将低频环流图中每个时段对应的低频纬向风和低频经向风展开，提取前N个空间分量和前N个时间分量，N为预设数量；
判断时间分量中达到极端气温和降水量的时段对应的空间分量中空间位置重复率和持续出现频数是否分别高于对应的预设阈值，若是，则结合空间分量和时间分量确定低频环流图中的低频环流系统关键区。
6.一种基于低频环流图的热带气候预报模型构建装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取预报区域的历史降水数据，历史降水数据包括预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量；
等级确定单元，用于根据预报区域内空间各格点逐日气温及其对应的降水量和低频环流系统的特征量之间的关系，确定预报区域内气温和降水过程等级标准；
第二获取单元，用于获取预报区域的再分析数据或模式输出风场；
图像生成单元，用于根据预报区域的再分析数据或模式输出风场，生成预报区域的低频环流图；
关键区确定单元，用于根据低频环流图中低频环流系统的特征量的变化，以及低频环流系统的特征量对应预报区域内气温和降水过程等级的变化，确定低频环流图中低频环流系统关键区；
建模单元，用于基于预报区域内气温和降水过程等级标准、低频环流图以及低频环流系统关键区，通过多元线性回归分析法，构建以气温和降水过程等级为预报量，以低频环流系统的特征量为预报因子的热带气候预报模型。
7.根据权利要求6所述的基于低频环流图的热带气候预报模型构建装置，其特征在于，低频环流系统的特征量包括位势高度、气压强度、中心位置和位相。
8.根据权利要求6所述的基于低频环流图的热带气候预报模型构建装置，其特征在于，图像生成单元具体包括：
滤波子单元，用于对预报区域的再分析数据或模式输出风场进行滤波，得到逐日的低频纬向风和低频经向风；
图像生成子单元，用于根据低频纬向风和低频经向风生成预报区域的低频环流图。
9.根据权利要求6所述的基于低频环流图的热带气候预报模型构建装置，其特征在于，预报区域内气温和降水过程等级标准包括：气温等级标准、降水量等级标准以及达到极端气温和降水量的格点数占预报区域的空间总格点数的比例。
10.根据权利要求7所述的基于低频环流图的热带气候预报模型构建装置，其特征在于，关键区确定单元具体包括：
分解子单元，用于通过经验正交函数将低频环流图中每个时段对应的低频纬向风和低频经向风展开，提取前N个空间分量和前N个时间分量，N为预设数量；
判断子单元，用于判断时间分量中达到极端气温和降水量的时段对应的空间分量中空间位置重复率和持续出现频数是否分别高于对应的预设阈值，若是，则结合空间分量和时间分量确定低频环流图中的低频环流系统关键区。
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