CN111966962A - 一种对流天气的触发条件判断方法及装置 - Google Patents

一种对流天气的触发条件判断方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种对流天气的触发条件判断方法及装置，应用于天气预报领域，其中，对流天气的触发条件判断方法包括：获取天气数据；对天气数据进行多尺度子空间变换，得到低频尺度子空间对应的低频变换系数以及高频尺度子空间对应的高频变换系数；根据低频变换系数、所述高频变换系数以及天气数据确定低频尺度子空间向所述高频尺度子空间的动能正则传输数据；根据动能正则传输数据判断天气状况是否符合对流天气的触发条件。在上述方案中，将预报的天气数据分解到低频尺度和高频尺度中，通过计算低频尺度子空间与高频尺度子空间之间的能量传输过程来量化对流天气的触发条件，从而实现定量计算对流天气的触发条件，以提高对对流天气的预报的准确度。

Description

一种对流天气的触发条件判断方法及装置
技术领域
本申请涉及天气预报领域，具体而言，涉及一种对流天气的触发条件判断方法及装置。
背景技术
在现有的天气预报技术中，对流天气的触发机制在预报时较难直接确定，只能大体估计。由此，导致预报时间中只能确定对流天气的“潜势”落区，即只能根据对流发生的必要条件而不是充分条件来预报对流落区。因此，现有技术中对对流天气的预报的准确度较低。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种对流天气的触发条件判断方法及装置，用以解决对对流天气的预报的准确度较低的技术问题。
为了实现上述目的，本申请实施例所提供的技术方案如下所示：
第一方面，本申请实施例提供一种对流天气的触发条件判断方法，包括：获取天气数据；其中，所述天气数据为预报的未来某一时刻的天气状况对应的数据；对所述天气数据进行多尺度子空间变换，得到低频尺度子空间对应的低频变换系数以及高频尺度子空间对应的高频变换系数；其中，所述低频尺度子空间对应的数据为时间尺度大于二十四小时的数据，所述高频尺度子空间对应的数据为所述时间尺度小于二十四小时的数据；根据所述低频变换系数、所述高频变换系数以及所述天气数据确定所述低频尺度子空间向所述高频尺度子空间的动能正则传输数据；根据所述动能正则传输数据判断所述天气状况是否符合对流天气的触发条件。在上述方案中，将预报的天气数据分解到低频尺度和高频尺度中，通过计算低频尺度子空间与高频尺度子空间之间的能量传输过程来量化对流天气的触发条件，从而实现定量计算对流天气的触发条件，以提高对对流天气的预报的准确度。其中，频率较低(时间周期大于二十四小时)的信号为低频尺度数据，频率较高(时间周期小于二十四小时)的信号为高频尺度数据。
在本申请的可选实施例中，所述天气数据包括至少一个速度场数据；所述对所述天气数据进行多尺度子空间变换，得到低频尺度子空间对应的低频变换系数以及高频尺度子空间对应的高频变换系数，包括：将每个所述速度场数据变换到多尺度子空间变换的正交基上；根据时间尺度将变换到多尺度子空间变换的正交基上的数据区分为低频尺度数据以及高频尺度数据，得到分别与两个尺度对应的所述低频变换系数和所述高频变换系数。在上述方案中，对预报的天气数据中的速度场数据进行多尺度子空间变换到低频尺度子空间与高频尺度子空间，以得到对应的低频变换系数以及高频变换系数，从而可以根据低频变换系数以及高频变换系数计算低频尺度子空间与高频尺度子空间之间的能量传输过程并量化对流天气的触发条件，从而实现定量计算对流天气的触发条件，以提高对对流天气的预报的准确度。
在本申请的可选实施例中，在所述天气数据包括多个所述速度场数据时，每个所述速度场数据对应一个数据采集高度；所述根据所述动能正则传输数据判断所述天气状况是否符合对流天气的触发条件，包括：根据每个所述速度场数据对应的所述动能正则传输数据以及每个所述数据采集高度对应的权重值，判断所述天气状况是否符合所述对流天气的触发条件。在上述方案中，可以根据多个数据采集高度对应的速度场数据确定多个动能正则传输数据，并根据每个数据采集高度对应的权重值以及上述多个动能正则传输数据量化对流天气的触发条件，从而进一步提高对对流天气的预报的准确度。
在本申请的可选实施例中，所述根据每个所述速度场数据对应的所述动能正则传输数据以及每个所述数据采集高度对应的权重值，判断所述天气状况是否符合所述对流天气的触发条件，包括：计算每个所述动能正则传输数据与对应的所述权重值的乘积之和；将所述乘积之和与预设阈值进行比较；在所述乘积之和大于所述预设阈值时，所述天气状况符合所述对流天气的触发条件。在上述方案中，可以根据多个数据采集高度对应的速度场数据确定多个动能正则传输数据，并根据每个数据采集高度对应的权重值计算上述多个动能正则传输数据的加权平均值，并通过比较上述加权平均值与预设阈值的大小关系确定对流天气的触发条件，从而进一步提高对对流天气的预报的准确度。
在本申请的可选实施例中，所述根据所述低频变换系数、所述高频变换系数以及所述天气数据确定所述低频尺度子空间向所述高频尺度子空间的动能正则传输数据，包括：将所述低频变换系数、所述高频变换系数以及所述天气数据输入多尺度能量学方程中，输出所述动能正则传输数据。在上述方案中，可以利用多尺度能量学方程计算低频尺度子空间(与高频尺度子空间之间的能量传输过程并量化对流天气的触发条件，从而实现定量计算对流天气的触发条件，以提高对对流天气的预报的准确度。
在本申请的可选实施例中，所述将所述低频变换系数、所述高频变换系数以及所述天气数据输入多尺度能量学方程中，输出所述动能正则传输数据，包括：利用如下公式确定所述动能正则传输数据：
Figure BDA0002652581950000041
其中，
Figure BDA0002652581950000042
分别为所述低频尺度子空间以及所述高频尺度子空间，(u,v,ω)为等压坐标系下的所述天气数据，a为地球半径，
Figure BDA0002652581950000043
为坐标，分别为经度、纬度以及压力，
Figure BDA0002652581950000044
表示根据所述低频变换系数以及所述高频变换系数对某一变量在第n时次、子空间
Figure BDA0002652581950000045
上进行的所述多尺度子空间变换。
第二方面，本申请实施例提供一种对流天气的触发条件判断装置，包括：获取模块，用于获取天气数据；其中，所述天气数据为预报的未来某一时刻的天气状况对应的数据；变换模块，用于对所述天气数据进行多尺度子空间变换，得到低频尺度子空间对应的低频变换系数以及高频尺度子空间对应的高频变换系数；其中，所述低频尺度子空间对应的数据为时间尺度大于二十四小时的数据，所述高频尺度子空间对应的数据为所述时间尺度小于二十四小时的数据；确定模块，用于根据所述低频变换系数、所述高频变换系数以及所述天气数据确定所述低频尺度子空间向所述高频尺度子空间的动能正则传输数据；判断模块，用于根据所述动能正则传输数据判断所述天气状况是否符合对流天气的触发条件。在上述方案中，将预报的天气数据分解到低频尺度和高频尺度中，通过计算低频尺度子空间与高频尺度子空间之间的能量传输过程来量化对流天气的触发条件，从而实现定量计算对流天气的触发条件，以提高对对流天气的预报的准确度。其中，频率较低(时间周期大于二十四小时)的信号为低频尺度数据，频率较高(时间周期小于二十四小时)的信号为高频尺度数据。
在本申请的可选实施例中，所述天气数据包括至少一个速度场数据；所述变换模块还用于：将每个所述速度场数据变换到多尺度子空间变换的正交基上；根据时间尺度将变换到多尺度子空间变换的正交基上的数据区分为低频尺度数据以及高频尺度数据，得到分别与两个尺度对应的所述低频变换系数和所述高频变换系数。在上述方案中，对预报的天气数据中的速度场数据进行多尺度子空间变换到低频尺度子空间与高频尺度子空间，以得到对应的低频变换系数以及高频变换系数，从而可以根据低频变换系数以及高频变换系数计算低频尺度子空间与高频尺度子空间之间的能量传输过程并量化对流天气的触发条件，从而实现定量计算对流天气的触发条件，以提高对对流天气的预报的准确度。
在本申请的可选实施例中，在所述天气数据包括多个所述速度场数据时，每个所述速度场数据对应一个数据采集高度；所述判断模块还用于：根据每个所述速度场数据对应的所述动能正则传输数据以及每个所述数据采集高度对应的权重值，判断所述天气状况是否符合所述对流天气的触发条件。在上述方案中，可以根据多个数据采集高度对应的速度场数据确定多个动能正则传输数据，并根据每个数据采集高度对应的权重值以及上述多个动能正则传输数据量化对流天气的触发条件，从而进一步提高对对流天气的预报的准确度。
在本申请的可选实施例中，所述判断模块还用于：计算每个所述动能正则传输数据与对应的所述权重值的乘积之和；将所述乘积之和与预设阈值进行比较；在所述乘积之和大于所述预设阈值时，所述天气状况符合所述对流天气的触发条件。在上述方案中，可以根据多个数据采集高度对应的速度场数据确定多个动能正则传输数据，并根据每个数据采集高度对应的权重值计算上述多个动能正则传输数据的加权平均值，并通过比较上述加权平均值与预设阈值的大小关系确定对流天气的触发条件，从而进一步提高对对流天气的预报的准确度。
在本申请的可选实施例中，所述确定模块还用于：将所述低频变换系数、所述高频变换系数以及所述天气数据输入多尺度能量学方程中，输出所述动能正则传输数据。在上述方案中，可以利用多尺度能量学方程计算低频尺度子空间与高频尺度子空间之间的能量传输过程并量化对流天气的触发条件，从而实现定量计算对流天气的触发条件，以提高对对流天气的预报准确度。
在本申请的可选实施例中，所述确定模块还用于：利用如下公式确定所述动能正则传输数据：
Figure BDA0002652581950000061
其中，
Figure BDA0002652581950000062
分别为所述低频尺度子空间以及所述高频尺度子空间，(u,v,ω)为等压坐标系下的所述天气数据，a为地球半径，
Figure BDA0002652581950000063
为坐标，分别为经度、纬度以及压力，
Figure BDA0002652581950000064
表示根据所述低频变换系数以及所述高频变换系数对某一变量在第n时次、子空间
Figure BDA0002652581950000071
上进行的所述多尺度子空间变换。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线；所述处理器和所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如第一方面中的对流天气的触发条件判断方法。
第四方面，本申请实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如第一方面中的对流天气的触发条件判断方法。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本申请实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种对流天气的触发条件判断方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的步骤S102的具体实施方式的流程图；
图3本申请实施例提供额步骤S104的具体实施方式的流程图；
图4为本申请实施例提供的一种对流天气的触发条件判断装置的结构框图；
图5为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。
具体实施方式
对流性天气是一种破坏力极强的剧烈天气过程，经常伴随有对流性大风(≥17.2m/s)、冰雹、短时强降水(≥20mm/h)等过程，能给发生地区带来暴雨、冰雹和大风灾害。
对流天气具有局地性和突发性的特征，是目前天气预报的难点之一。其中，对流天气主要受到三种因素的控制，分别为不稳定条件、水汽条件和触发条件。从理论上讲，预报员依据数值模式预报的天气流型和要素指标，确定同时满足上述三个条件的地区，该地区即为对流发生的落区。然而，由于触发机制在预报时较难直接确定(尤其是暖区对流)，只能大体估计，在预报实践中，通常进行“潜势”预报，因此，现有技术中对对流天气的预报的准确度较低。
基于上述分析，本申请实施例提供一种对流天气的触发条件判断方法，该对流天气的触发条件判断方法可以将预报的天气数据分解到两个尺度中，通过计算两个尺度子空间之间的能量传输过程来量化对流天气的触发条件，从而实现定量计算对流天气的触发条件，以提高对对流天气的预报的准确度。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种对流天气的触发条件判断方法的流程图，该对流天气的触发条件判断方法可以包括如下步骤：
步骤S101：获取天气数据。
步骤S102：对天气数据进行多尺度子空间变换，得到低频尺度子空间对应的低频变换系数以及高频尺度子空间对应的高频变换系数。
步骤S103：根据低频变换系数、高频变换系数以及天气数据确定低频尺度子空间向高频尺度子空间的动能正则传输数据。
步骤S104：根据动能正则传输数据判断天气状况是否符合对流天气的触发条件。
在具体的实施过程中，本申请实施例提供的对流天气的触发条件判断方法可以由电子设备执行，例如：台式机、笔记本电脑、智能手机等。
首先，电子设备可以获取用于对对流天气的触发条件进行判断的天气数据，其中，上述天气数据可以为预报的未来某一时刻的天气状况对应的数据。电子设备获取天气数据的方式有多种，例如：电子设备可以接收外部设备发送的天气数据；电子设备可以从数据库中读取预先存储的天气数据；电子设备可以从可移动存储介质中读取天气数据等，本申请实施例对此不作具体的限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行合适的选择。
作为一种实施方式，电子设备获取的天气数据可以为从欧洲中心(EuropeanCentre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF)获得的数值预报模式产品。其中，天气数据可以包括：某一数据采集高度对应的速度场数据、温度场数据、位势场数据等，或者天气数据也可以包括：多个数据采集高度对应的多个速度场数据、多个温度场数据、多个位势场数据等，本申请实施例对此同样不作具体的限定。然后，电子设备可以根据欧洲中心数值预报模式产品的文件名命名规则，通过Python程序挑选最新起报时间的预报文件，利用Eccode库，对Grib格式的数据进行解码，然后对解码后的数据进行相应的预处理，并将预处理后的数据写成Netcdf格式，用于后续的对流天气的触发条件判断方法。
可以理解的是，电子设备获取的天气数据除了可以为从欧洲中心获得的数值预报模式产品，还可以为通过其他方式获得的数据，本申请实施例对此不作具体的限定。进一步的，电子设备在获取到天气数据之后，可以对天气数据进行多尺度子空间变换，得到多个尺度对应的尺度子空间对应的变换系数。其中，在本申请实施例中，将天气数据变换到两个尺度子空间(低频尺度子空间以及高频尺度子空间)上。
作为一种实施方式，上述两个尺度子空间可以分别为低频尺度子空间以及高频尺度子空间。与上述低频尺度子空间以及高频尺度子空间对应的，频率较低的数据可以认为是低频尺度数据，将被变换到低频尺度子空间上；频率较高的数据可以认为是高频尺度数据，将被变换到高频尺度子空间上。
其中，频率较低的数据指时间周期大于预设时间值的数据，频率较高的数据指时间周期小于预设时间值的数据。本申请实施例对预设时间值的大小不作具体的限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行合适的选择，例如：二十四小时、三十六小时等。
下面以天气数据包括多个数据采集高度对应的多个速度场数据、预设时间值为二十四小时为例，对本申请实施例中的步骤S102-步骤S104进行详细的介绍。
作为一种实施方式，步骤S102可以采用多尺度子空间变换方法(Liang andAnderson)，可以利用该方法在多尺度子空间变换的同时得到对应的变换系数，用于后续的对流天气的触发条件判断方法。
请参照图2，图2为本申请实施例提供的步骤S102的具体实施方式的流程图，上述步骤S102可以包括如下步骤：
步骤S201：将每个速度场数据变换到多尺度子空间变换的正交基上。
步骤S202：根据时间尺度将变换到多尺度子空间变换的正交基上的数据区分为低频尺度数据以及高频尺度数据，得到分别与两个尺度对应的低频变换系数和高频变换系数。
在具体的实施过程中，针对每一个数据采集高度对应的每一个速度场数据，可以将每一个速度场数据通过多尺度子空间变换，得到相应的变换系数，然后通过重构得到两个尺度的分量信号(变换到多尺度子空间变换的正交基上的数据)，即低频尺度数据以及高频尺度数据。
也就是说，针对每个速度场数据，会得到两个尺度对应的变换系数；针对多个速度场数据，也会得到对应的多个变换系数。
其中，数据采集高度与该处的气压相对应。举例来说，电子设备可以获取十个数据采集高度对应的速度场，其对应的气压分别为：1000hPa(100个帕)、925hPa、850hPa、700hPa、600hPa、500hPa、400hPa、300hPa、200hPa以及100hPa。需要说明的是，本申请实施例对上述多个速度场数据采集的高度不作具体的限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行合适的调整。
因此，在步骤S102之后，会得到二十个变换系数，分别与十个数据采集高度上的速度场数据对应。
在进行上述多尺度子空间变换过程中，由于多尺度窗口变换(Multiscale WindowTransform，MWT)要求序列长度(时间步数)为2的幂，而目前欧洲中心数值预报模式产品中的细网格模式数据在前72小时为3小时时间间隔，72小时以后为6小时时间间隔，因此，需要将72小时至192小时中间的数据通过线性插值将6小时时间间隔变成3小时时间间隔。这样，经过线性插值后，预报时效3小时至192小时中间的数据统一具有3小时时间间隔，且共具有32个时次，满足2的幂要求，可以应用于上述多尺度子空间变换过程。
可以理解的是，除了采用上述多尺度子空间变换方法进行多尺度子空间变换，还可以采用Butterworth滤波方法、Lanczos滤波方法等，本申请实施例对此不作具体的限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行合适的调整。
在上述方案中，对预报的天气数据中的速度场数据进行多尺度子空间变换，以得到与低频尺度子空间以及高频尺度子空间相对应的低频变换系数以及高频变换系数，从而可以根据低频变换系数以及高频变换系数计算低频尺度子空间与高频尺度子空间之间的能量传输过程并量化对流天气的触发条件，从而实现定量计算对流天气的触发条件，以提高对对流天气的预报的准确度。
进一步的，在得到分别十个数据采集高度对应的十个速度场数据和二十个变换系数之后，针对每个速度场数据对应的两个变换系数(低频尺度变换系数以及高频尺度变换系数)，可以确定每个速度场数据对应的低频尺度子空间向所述高频尺度子空间的动能正则传输数据。
作为一种实施方式，上述步骤S103可以包括如下步骤：
将低频变换系数、高频变换系数及其变形和组合输入多尺度能量学方程中，输出动能正则传输数据。
在具体的实施过程中，多尺度能量学方程可以为：
Figure BDA0002652581950000121
其中，
Figure BDA0002652581950000122
分别为低频尺度子空间以及高频尺度子空间，(u,v,ω)为等压坐标系下的速度场数据，a为地球半径，
Figure BDA0002652581950000123
为坐标，分别为经度、纬度以及压力，
Figure BDA0002652581950000124
表示根据低频变换系数以及高频变换系数对某一变量在第n时次、子空间
Figure BDA0002652581950000125
上进行的多尺度子空间变换。
因此，步骤S103之后，会得到十个采集高度上的动能正则传输数据。
在上述方案中，可以利用多尺度能量学方程计算低频尺度子空间与高频尺度子空间之间的能量传输过程并量化对流天气的触发条件，从而实现定量计算对流天气的触发条件，以提高对对流天气的预报的准确度。
进一步的，在得到分别与十个数据采集高度对应的十个动能正则传输数据之后，可以根据所有的动能正则传输数据判断要的天气状况是否符合对流天气的触发条件。
上述步骤S104可以包括如下步骤：
根据每个速度场数据对应的动能正则传输数据以及每个数据采集高度对应的权重值，判断天气状况是否符合对流天气的触发条件。
在具体的实施过程中，可以事先设定每个数据采集高度对应的权重值，然后根据每个数据采集高度对应的权重值以及每个速度场数据对应的动能正则传输数据判断天气状况是否符合对流天气的触发条件。
作为一种实施方式，请参照图3，图3为本申请实施例提供额步骤S104的具体实施方式的流程图，上述步骤S104具体可以包括如下步骤：
步骤S301：计算每个动能正则传输数据与对应的权重值的乘积之和。
步骤S302：将乘积之和与预设阈值进行比较。
步骤S303：在乘积之和大于预设阈值时，天气状况符合对流天气的触发条件。
其中，举例来说，1000hPa、925hPa、850hPa、700hPa、600hPa、500hPa、400hPa、300hPa、200hPa以及100hPa对应的数据采集高度对应的权重值分别为：1、
Figure BDA0002652581950000131
以及
Figure BDA0002652581950000132
则将每个动能正则传输数据与对应的权重值的乘积进行相加，得到多个动能正则传输数据的加权平均值，再将上述加权平均值与预设阈值进行比较，在乘积之和大于预设阈值时，天气状况符合对流天气的触发条件。
作为一种实施方式，预设阈值的大小可以为10-4m2/s3、3×10-4m2/s3等，本申请实施例对此不作具体的限定。
在上述方案中，可以根据多个数据采集高度对应的速度场数据确定多个动能正则传输数据，并根据每个数据采集高度对应的权重值计算上述多个动能正则传输数据的加权平均值，并通过比较上述加权平均值与预设阈值的大小关系确定对流天气的触发条件，从而进一步提高对对流天气的预报的准确度。
由于对流天气主要受到三种因素的控制，分别为不稳定条件、水汽条件和触发条件。在利用上述对流天气的触发条件判断方法确定对流天气的触发条件之后，还可以对不稳定条件以及水汽条件进行判断。
举例来说，判断指标可以为：判断气压850hPa对应的温度T850与气压500hPa对应的温度T500的差值是否大于25，即判断T850-T500>25是否成立；同时，判断对流有效位能(Convective Available Potential Energy，CAPE)的值是否大于500，进一步的，判断大气整层可降水量是否大于30毫米。当T850-T500>25、CAPE的值大于500时且大气整层可降水量大于30毫米时，可以认为满足了对流发生的不稳定和水汽条件。
然后，可以将得到的对流发生的区域进行画图和网页展示：循环判断每个格点是否同时满足上述对流触发条件、不稳定和水汽条件，将同时满足对流触发条件、不稳定和水汽条件的格点赋值为1，即为对流发生的区域。然后利用NCL(The NCAR Command Language)对上述落区进行绘图处理，并利用超文本预处理器(PHP：Hypertext Preprocessor，PHP)网页对所得图片进行展示。
请参照图4，图4为本申请实施例提供的一种对流天气的触发条件判断装置的结构框图，该对流天气的触发条件判断装置400可以包括：获取模块401，用于获取天气数据；其中，所述天气数据为预报的未来某一时刻的天气状况对应的数据；变换402，用于对所述天气数据进行多尺度子空间变换，得到低频尺度子空间对应的低频变换系数以及高频尺度子空间对应的高频变换系数；确定模块403，用于根据所述低频变换系数、所述高频变换系数以及所述天气数据确定所述低频尺度子空间向所述高频尺度子空间的动能正则传输数据；判断模块404，用于根据所述动能正则传输数据判断所述天气状况是否符合对流天气的触发条件。
在本申请实施例中，将预报的天气数据分解到低频尺度和高频尺度中，通过计算低频尺度子空间与高频尺度子空间之间的能量传输过程来量化对流天气的触发条件，从而实现定量计算对流天气的触发条件，以提高对对流天气的预报的准确度。其中，频率较低(时间周期大于二十四小时)的信号为低频尺度数据，频率较高(时间周期小于二十四小时)的信号为高频尺度数据。
进一步的，所述天气数据包括至少一个速度场数据；所述变换模块402还用于：将每个所述速度场数据变换到多尺度子空间变换的正交基上；根据时间尺度将变换到多尺度子空间变换的正交基上的数据区分为低频尺度数据以及高频尺度数据，得到分别与两个尺度对应的所述低频变换系数和所述高频变换系数。
在本申请实施例中，对预报的天气数据中的速度场数据进行多尺度子空间变换到低频尺度子空间与高频尺度子空间，以得到对应的低频变换系数以及高频变换系数，从而可以根据低频变换系数以及高频变换系数计算低频尺度子空间与高频尺度子空间之间的能量传输过程并量化对流天气的触发条件，从而实现定量计算对流天气的触发条件，以提高对对流天气的预报的准确度。
进一步的，在所述天气数据包括多个所述速度场数据时，每个所述速度场数据对应一个数据采集高度；所述判断模块404还用于：根据每个所述速度场数据对应的所述动能正则传输数据以及每个所述数据采集高度对应的权重值，判断所述天气状况是否符合所述对流天气的触发条件。
在本申请实施例中，可以根据多个数据采集高度对应的速度场数据确定多个动能正则传输数据，并根据每个数据采集高度对应的权重值以及上述多个动能正则传输数据量化对流天气的触发条件，从而进一步提高对对流天气的预报的准确度。
进一步的，所述判断模块404还用于：计算每个所述动能正则传输数据与对应的所述权重值的乘积之和；将所述乘积之和与预设阈值进行比较；在所述乘积之和大于所述预设阈值时，所述天气状况符合所述对流天气的触发条件。
在本申请实施例中，可以根据多个数据采集高度对应的速度场数据确定多个动能正则传输数据，并根据每个数据采集高度对应的权重值计算上述多个动能正则传输数据的加权平均值，并通过比较上述加权平均值与预设阈值的大小关系确定对流天气的触发条件，从而进一步提高对对流天气的预报的准确度。
进一步的，所述确定模块403还用于：将所述低频变换系数、所述高频变换系数以及所述天气数据输入多尺度能量学方程中，输出所述动能正则传输数据。
在本申请实施例中，可以利用多尺度能量学方程计算低频尺度子空间与高频尺度子空间之间的能量传输过程并量化对流天气的触发条件，从而实现定量计算对流天气的触发条件，以提高对对流天气的预报的准确度。
进一步的，所述确定模块403还用于：利用如下公式确定所述动能正则传输数据：
Figure BDA0002652581950000161
其中，
Figure BDA0002652581950000171
分别为所述低频尺度子空间以及所述高频尺度子空间，(u,v,ω)为等压坐标系下的所述天气数据，a为地球半径，
Figure BDA0002652581950000172
为坐标，分别为经度、纬度以及压力，
Figure BDA0002652581950000173
表示根据所述低频变换系数以及所述高频变换系数对某一变量在第n时次、子空间
Figure BDA0002652581950000174
上进行的所述多尺度子空间变换。
请参照图5，图5为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图，该电子设备500包括：至少一个处理器501，至少一个通信接口502，至少一个存储器503和至少一个通信总线504。其中，通信总线504用于实现这些组件直接的连接通信，通信接口502用于与其他节点设备进行信令或数据的通信，存储器503存储有处理器501可执行的机器可读指令。当电子设备500运行时，处理器501与存储器503之间通过通信总线504通信，机器可读指令被处理器501调用时执行上述对流天气的触发条件判断方法。
例如，本申请实施例的处理器501通过通信总线504从存储器503读取计算机程序并执行该计算机程序可以实现如下方法：步骤S101：获取天气数据。步骤S102：对天气数据进行多尺度子空间变换，得到低频尺度子空间对应的低频变换系数以及高频尺度子空间对应的高频变换系数。步骤S103：根据低频变换系数、高频变换系数以及天气数据确定低频尺度子空间向高频尺度子空间的动能正则传输数据。步骤S104：根据动能正则传输数据判断天气状况是否符合对流天气的触发条件。
处理器501可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述处理器501可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。其可以实现或者执行本申请实施例中公开的各种方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器503可以包括但不限于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。
可以理解，图5所示的结构仅为示意，电子设备500还可包括比图5中所示更多或者更少的组件，或者具有与图5所示不同的配置。图5中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。于本申请实施例中，电子设备500可以是，但不限于台式机、笔记本电脑、智能手机、智能穿戴设备、车载设备等实体设备，还可以是虚拟机等虚拟设备。另外，电子设备500也不一定是单台设备，还可以是多台设备的组合，例如服务器集群，等等。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述实施例中对流天气的触发条件判断方法的步骤，例如包括：获取天气数据；其中，所述天气数据为预报的未来某一时刻的天气状况对应的数据；对所述天气数据进行多尺度子空间变换，得到低频尺度子空间对应的低频变换系数以及高频尺度子空间对应的高频变换系数；根据所述低频变换系数、所述高频变换系数以及所述天气数据确定所述低频尺度子空间向所述高频尺度子空间的动能正则传输数据；根据所述动能正则传输数据判断所述天气状况是否符合对流天气的触发条件。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。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，又例如，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通信接口，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。
另外，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。
再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种对流天气的触发条件判断方法，其特征在于，包括：
获取天气数据；其中，所述天气数据为预报的未来某一时刻的天气状况对应的数据；
对所述天气数据进行多尺度子空间变换，得到低频尺度子空间对应的低频变换系数以及高频尺度子空间对应的高频变换系数；其中，所述低频尺度子空间对应的数据为时间尺度大于二十四小时的数据，所述高频尺度子空间对应的数据为所述时间尺度小于二十四小时的数据；
根据所述低频变换系数、所述高频变换系数以及所述天气数据确定所述低频尺度子空间向所述高频尺度子空间的动能正则传输数据；
根据所述动能正则传输数据判断所述天气状况是否符合对流天气的触发条件。
2.根据权利要求1所述的对流天气的触发条件判断方法，其特征在于，所述天气数据包括至少一个速度场数据；
所述对所述天气数据进行多尺度子空间变换，得到低频尺度子空间对应的低频变换系数以及高频尺度子空间对应的高频变换系数，包括：
将每个所述速度场数据变换到多尺度子空间变换的正交基上；
根据所述时间尺度将变换到多尺度子空间变换的正交基上的数据区分为低频尺度数据以及高频尺度数据，得到分别与两个尺度对应的所述低频变换系数和所述高频变换系数。
3.根据权利要求2所述的对流天气的触发条件判断方法，其特征在于，在所述天气数据包括多个所述速度场数据时，每个所述速度场数据对应一个数据采集高度；
所述根据所述动能正则传输数据判断所述天气状况是否符合对流天气的触发条件，包括：
根据每个所述速度场数据对应的所述动能正则传输数据以及每个所述数据采集高度对应的权重值，判断所述天气状况是否符合所述对流天气的触发条件。
4.根据权利要求3所述的对流天气的触发条件判断方法，其特征在于，所述根据每个所述速度场数据对应的所述动能正则传输数据以及每个所述数据采集高度对应的权重值，判断所述天气状况是否符合所述对流天气的触发条件，包括：
计算每个所述动能正则传输数据与对应的所述权重值的乘积之和；
将所述乘积之和与预设阈值进行比较；
在所述乘积之和大于所述预设阈值时，所述天气状况符合所述对流天气的触发条件。
5.根据权利要求1-4任一项所述的对流天气的触发条件判断方法，其特征在于，所述根据所述低频变换系数、所述高频变换系数以及所述天气数据确定所述低频尺度子空间向所述高频尺度子空间的动能正则传输数据，包括：
将所述低频变换系数、所述高频变换系数以及所述天气数据输入多尺度能量学方程中，输出所述动能正则传输数据。
6.根据权利要求5所述的对流天气的触发条件判断方法，其特征在于，所述将所述低频变换系数、所述高频变换系数以及所述天气数据输入多尺度能量学方程中，输出所述动能正则传输数据，包括：
利用如下公式确定所述动能正则传输数据：
Figure FDA0002652581940000031
其中，
Figure FDA0002652581940000032
分别为所述低频尺度子空间以及所述高频尺度子空间，(u,v,ω)为等压坐标系下的所述天气数据，a为地球半径，
Figure FDA0002652581940000033
为坐标，分别为经度、纬度以及压力，
Figure FDA0002652581940000034
表示根据所述低频变换系数以及所述高频变换系数对某一变量在第n时次、子空间
Figure FDA0002652581940000035
上进行的所述多尺度子空间变换。
7.一种对流天气的触发条件判断装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取天气数据；其中，所述天气数据为预报的未来某一时刻的天气状况对应的数据；
变换模块，用于对所述天气数据进行多尺度子空间变换，得到低频尺度子空间对应的低频变换系数以及高频尺度子空间对应的高频变换系数；其中，所述低频尺度子空间对应的数据为时间尺度大于二十四小时的数据，所述高频尺度子空间对应的数据为所述时间尺度小于二十四小时的数据；
确定模块，用于根据所述低频变换系数、所述高频变换系数以及所述天气数据确定所述低频尺度子空间向所述高频尺度子空间的动能正则传输数据；
判断模块，用于根据所述动能正则传输数据判断所述天气状况是否符合对流天气的触发条件。
8.根据权利要求7所述的对流天气的触发条件判断装置，其特征在于，所述天气数据包括至少一个速度场数据；
所述变换模块还用于：
将每个所述速度场数据变换到多尺度子空间变换的正交基上；
根据时间尺度将变换到多尺度子空间变换的正交基上的数据区分为低频尺度数据以及高频尺度数据，得到分别与两个尺度对应的所述低频变换系数和所述高频变换系数。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线；
所述处理器和所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1-6任一项所述的对流天气的触发条件判断方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被计算机运行时，使所述计算机执行如权利要求1-6任一项所述的对流天气的触发条件判断方法。
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