CN109300174A - 一种强对流天气预报分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强对流天气预报分析系统，属于数据处理技术领域。该系统包括：存储模块，用于存储强对流天气算法集以及绘制图形的参数文件；数据接收模块，用于接收气象数据；气象数据分析模块，与数据接收模块和存储模块连接，用于调用强对流天气算法集对气象数据进行分析，获得强对流天气分析数据；图形绘制模块，与存储模块和气象数据分析模块连接，用于基于时间参数对强对流天气分析数据进行图形绘制，获得强对流天气气象图形；输出模块，与图形绘制模块连接，用于输出强对流天气气象图形。该系统基于强对流发生发展的动力、水汽、环境条件，集成了相关专业算法，可实现雷暴、冰雹、雷暴大风、短时强降水等对流天气的诊断分析和预报。
Description
技术领域
本发明属于数据处理技术领域，具体涉及一种强对流天气预报分析系统。
背景技术
强对流天气是气象学上所指的发生突然、移动迅速、天气剧烈、破坏力极强的灾害性天气，主要有雷雨大风、冰雹、龙卷风、局部强降雨等。强对流天气发生于中小尺度天气系统，空间尺度小，一般水平范围大约在十几公里至二三百公里，水平尺度一般小于200公里，有的水平范围只有几十米至十几公里。其生命史短暂并带有明显的突发性，约为一小时至十几小时，较短的仅有几分钟至一小时。它常发生在对流云系或单体对流云块中。强对流天气来临时，经常伴随着电闪雷鸣、风大雨急等恶劣天气，致使房屋倒毁，庄稼树木受到摧残，电信交通受损，甚至造成人员伤亡等。
国内外气象学者对强对流天气预报方法的研究已有很多工作，目前，由美国马里兰大学气象系和美国国家大气研究中心分别研制的Grads(Grid Analysis and Displaysystem)和NCL(NCAR Command Language)是当今气象界广泛使用的包含数据处理和显示的系统。两个系统都具有对国际标准气象数据进行读取、加工、图形显示和打印输出的能力。在气象科研及天气预报业务领域有广泛的应用。
但是，上述两个系统存在如下问题：
(1)在数据接口上主要针对国际通用数据格式和自定义数据格式，针对中国的气象数据环境非常不适用，必须要进行大量工作；特别是针对分布式数据库的接口上还是空白；
(2)只能生成普通的图形产品，无法生成瓦片图和其他电子地图叠加而实现精准导航。
(3)在地图绘制上主要采用自带地图数据，很多地方有错误；在地形编辑绘制上格式单一，无法绘制地图法规定的国界、省界等标准线型。其绘制图形难以满足中国地图法规范。
(4)在数据分析上只是包含一些通用的公式及算法，要想满足强对流天气预报专业化的分析，需要用户掌握丰富的专业知识和编程技巧，因而基本不太可能实现。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述一个或多个问题，本发明提供了一种强对流天气预报分析系统。
本发明的技术方案如下：
一种强对流天气预报分析系统，包括：
存储模块，用于存储强对流天气算法集以及绘制图形的参数文件；
数据接收模块，用于接收气象数据；
气象数据分析模块，分别与所述数据接收模块和所述存储模块连接，用于调用所述强对流天气算法集对所述气象数据进行分析，获得强对流天气分析数据；
图形绘制模块，分别与所述存储模块和所述气象数据分析模块连接，用于调用所述图形绘制参数文件，并基于时间参数对所述强对流天气分析数据进行图形绘制，获得强对流天气气象图形；
输出模块，与所述图形绘制模块连接，用于输出所述强对流天气气象图形。
优选的，所述强对流天气算法集至少包括：环境能量条件算法、动力抬升条件算法、湿度条件算法以及结合所述环境能量条件算法、所述动力抬升条件算法以及所述湿度条件算法的复合算法。
进一步优选的，所述环境能量条件算法至少包括对流有效位能算法和对流下沉有效位能算法。
进一步优选的，所述动力抬升条件算法至少包括中低层风切变算法和最有利抬升指数算法。
进一步优选的，所述湿度条件算法至少包括整层可降水量算法和水汽通量散度算法。
进一步优选的，所述复合算法至少包括大冰雹指数算法和强天气威胁指数算法。
优选的，所述参数文件包括：定义坐标投影和画布大小样式信息的参数文件、基础地理信息配置参数文件和图形绘制参数文件。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果或优点：
本发明所提供的强对流天气预报分析系统紧扣强对流天气预报的专业化分析的主题，基于强对流发生发展的动力、水汽、环境条件，集成了大量相关专业算法；算法调用简单，用户学习成本非常廉价，可实现雷暴、冰雹、雷暴大风、短时强降水等对流天气的诊断分析和预报。
本发明所提供的强对流天气预报分析系统可根据用户自己的数据情况进行订制，可满足中国地图法的规范，生成标准的国界、省界等图形符号。
本发明所提供的强对流天气预报分析系统可用于标准图形产品绘制，也可生成瓦片图和其他电子地图进行叠加，用于精准的电子地图导航服务。
本发明所提供的强对流天气预报分析系统良好地衔接了国际气象通用数据格式和中国气象业务数据标准以及分布式数据库的接口，具有简单、高效、便捷，紧贴中国气象业务的特点。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
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他的附图。
图1为本发明实施例提供的强对流天气预报分析系统的结构框图。
图中：1-存储模块；2-数据接收模块；3-气象数据分析模块；4-图形绘制模块；5-输出模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义型实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
如图1所示，本发明实施例提供了一种强对流天气预报分析系统，包括：
存储模块1，用于存储强对流天气算法集以及绘制图形的参数文件；
数据接收模块2，用于接收气象数据；
气象数据分析模块3，分别与数据接收模块2和存储模块1连接，用于调用所述强对流天气算法集对所述气象数据进行分析，获得强对流天气分析数据；
图形绘制模块4，分别与存储模块1和气象数据分析模块3连接，用于调用所述图形绘制参数文件，并基于时间参数对所述强对流天气分析数据进行图形绘制，获得强对流天气气象图形；
输出模块5，与图形绘制模块4连接，用于输出所述强对流天气气象图形。
在具体的实施过程中，因为强对流是空气强烈的垂直运动而导致出的天气现象，比如夏季午后的强对流天气：白天地面不断吸收太阳发出的短波辐射，温度上升，并且放出长波辐射加热大气；当近地面的空气从地球表面接受到足够的热量，就会膨胀，密度减小，这时大气处于不稳定的状态，近地面较热的空气在浮力作用下上升，并形成一个上升的湿热空气流；当上升到一定高度时，由于气温下降，空气中包含的水蒸气就会凝结成水滴；当水滴下降时，又被更强烈的上升气流携升，如此反复不断，小水点开始积集成大水滴，直至高空气流无力支持其重量，最后下降成雨。因此，在对强对流天气进行分析时，需要分析出现强对流天气的地区的环境能力情况、环境湿度情况等，所以，作为优选的，本发明实施例中的所述强对流天气算法集至少包括：环境能量条件算法、动力抬升条件算法、湿度条件算法以及结合所述环境能量条件算法、所述动力抬升条件算法以及所述湿度条件算法的复合算法。通过上述多种算法对所述气象数据进行全面的分析，能够为强对流天气预报提供准确的分析数据，从而为地区防灾提供及时的情报信息，减少甚至免除强对流天气对地区经济和人员造成损失。
具体的，本发明实施例中的所述环境能量条件算法至少包括对流有效位能算法和对流下沉有效位能算法；所述动力抬升条件算法至少包括中低层风切变算法和最有利抬升指数算法；所述湿度条件算法至少包括整层可降水量算法和水汽通量散度算法；所述复合算法至少包括大冰雹指数算法和强天气威胁指数算法。通过这些算法对气象数据进行计算分析，可清洗地勾画出强对流的概念模型，为强对流天气预报分析提供良好的分析工具。
在具体的实施过程中，无论是绘制任何的图形，比如地形图、施工图等，都具有一定的标准，这些标准是固定的，因此，本发明实施例预先将这些标准存储于存储模块1中，这些标准即为所述参数文件。由于本发明实施例是一种强对流天气预报分析系统，是用于对强对流天气进行分析并输出强对流天气预测图形的，而天气数据通常是与地理相关。因此，作为优选的，本发明实施例中的所述参数文件包括：定义坐标投影和画布大小样式信息的参数文件、基础地理信息配置参数文件和图形绘制参数文件。
本发明实施例所提供的强对流天气预报分析系统的工作过程如下：
首先，数据接收模块2接收采集到的气象数据；
然后，气象数据分析模块3从存储模块1中调用强对流天气算法集对所述气象数据进行分析，获得强对流天气分析数据；
然后，图形绘制模块4从存储模块1中调用图形绘制参数文件，并基于时间参数对所述强对流天气分析数据进行图形绘制，获得强对流天气气象图形；
最后，输出模块5输出所述强对流天气气象图形。
需要说明的是，本发明实施例中的所述时间参数为采集气象数据时的时间。
本发明实施例所提供的强对流天气预报分析系统紧扣强对流天气预报的专业化分析的主题，基于强对流发生发展的动力、水汽、环境条件，集成了大量相关专业算法；算法调用简单，用户学习成本非常廉价，可实现雷暴、冰雹、雷暴大风、短时强降水等对流天气的诊断分析和预报。
进一步的，本发明实施例所提供的强对流天气预报分析系统可根据用户自己的数据情况进行订制，可满足中国地图法的规范，生成标准的国界、省界等图形符号。
进一步的，本发明实施例所提供的强对流天气预报分析系统可用于标准图形产品绘制，也可生成瓦片图和其他电子地图进行叠加，用于精准的电子地图导航服务。
进一步的，本发明实施例所提供的强对流天气预报分析系统良好地衔接了国际气象通用数据格式和中国气象业务数据标准以及分布式数据库的接口，具有简单、高效、便捷，紧贴中国气象业务的特点。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种强对流天气预报分析系统，其特征在于，包括：
存储模块，用于存储强对流天气算法集以及绘制图形的参数文件；
数据接收模块，用于接收气象数据；
气象数据分析模块，分别与所述数据接收模块和所述存储模块连接，用于调用所述强对流天气算法集对所述气象数据进行分析，获得强对流天气分析数据；
图形绘制模块，分别与所述存储模块和所述气象数据分析模块连接，用于调用所述图形绘制参数文件，并基于时间参数对所述强对流天气分析数据进行图形绘制，获得强对流天气气象图形；
输出模块，与所述图形绘制模块连接，用于输出所述强对流天气气象图形。
2.根据权利要求1所述的强对流天气预报分析系统，其特征在于，所述强对流天气算法集至少包括：环境能量条件算法、动力抬升条件算法、湿度条件算法以及结合所述环境能量条件算法、所述动力抬升条件算法以及所述湿度条件算法的复合算法。
3.根据权利要求2所述的强对流天气预报分析系统，其特征在于，所述环境能量条件算法至少包括对流有效位能算法和对流下沉有效位能算法。
4.根据权利要求2所述的强对流天气预报分析系统，其特征在于，所述动力抬升条件算法至少包括中低层风切变算法和最有利抬升指数算法。
5.根据权利要求2所述的强对流天气预报分析系统，其特征在于，所述湿度条件算法至少包括整层可降水量算法和水汽通量散度算法。
6.根据权利要求2所述的强对流天气预报分析系统，其特征在于，所述复合算法至少包括大冰雹指数算法和强天气威胁指数算法。
7.根据权利要求1所述的强对流天气预报分析系统，其特征在于，所述参数文件包括：定义坐标投影和画布大小样式信息的参数文件、基础地理信息配置参数文件和图形绘制参数文件。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190201 |