[发明专利]一种基于WRF和SEDRIS的虚拟大气环境数据生成方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于WRF和SEDRIS的虚拟大气环境数据生成方法及系统，在Windows平台下，运行配置及运行控制模块，生成namelist配置文件和运行脚本，并传递给Linux平台下的WRF模型；在Linux平台下运行运行脚本，运行脚本控制WRF调用数据源和namelist文件夹下的配置文件，生成WRF模式输出文件；在Windows平台下，使用数据格式转化模块从WRF模式输出文件中提取大气环境数据，生成M3D格式的大气环境中间数据；在Windows平台下，使用SEDRIS转换模块，将M3D格式的大气环境中间数据转换为STF格式，实现了气温，气压，水平风向，水平风速，垂直风速，相对湿度，水汽混合比这7种三维大气环境数据的生成。此外，研究综合环境数据表示与交换规范，使转化为标准格式的大气环境数据可以被不同的数据使用者和平台使用，从而提高大气环境数据的规范性与交互性。

技术领域

本发明涉及数字仿真应用技术领域，更具体的说是涉及一种基于WRF和 SEDRIS的虚拟大气环境数据生成方法及系统。

背景技术

目前，国内外广泛采用的大气环境建模方法主要有三种：(1)理想化模 型。根据大气的特点进行分析与数学简化，提出理想化模型；(2)统计特征 模型。对大量气象观测资料进行分析统计，进行统计特征建模；(3)数值模 型。根据流体力学和大气运动规律，建立大气环境数值模型。理想化的大气 模型有很多，较为常用的有NRLMSISE-00模型、HWM93模型、CIRA86模型等， 这些模型一般在武器系统的研究中使用，但是只能描述简单规律的大气环境 变化，准确性较差。统计特征模型拥有较好的真实性，但是由于观测数据样 本量的制约，统计建模的方法也有一定的局限性。在数值模型中，国际上应 用较为广泛的有MM5模式和WRF模式。

但是，由于理想化模型精度不高，统计特征模型构建困难的问题，本文 采用数值模型构建虚拟大气环境。而MM5模式与WRF模式对比，WRF模式有 以下优势：(1)WRF模式至今仍然在更新，MM5于2006年10月发布最后一 次补丁后，便停止更新；(2)WRF模式模拟区域广，选择方案多，模块化程 度高，输入输出数据通用，开发前景广泛。

因此，如何提供一种基于WRF和SEDRIS的虚拟大气环境数据生成方法及系 统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于WRF和SEDRIS的虚拟大气环境数据生 成方法及系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于WRF和SEDRIS的虚拟大气环境数据生成系统，包括：WRF模块、 与所述WRF模块依次连接的WRF模式配置及运行控制模块和SEDRIS转换模 块；

其中，所述WRF模块，包括输入数据单元、与所述输入数据单元依次连 接的模式预处理单元、主模式单元、模式后处理及可视化单元；

所述WRF模式配置及运行控制模块，包括与所述WRF模块分别连接的配 置及运行控制单元、四维数据同化单元、数据格式转化单元；

所述SEDRIS转换模块，与所述数据格式转化单元连接，用于表示和交换 环境数据。

优选的，所述输入数据单元用于准备模式运行所需的FNL网格数据和地 形数据，准备用于数据同化的观测数据；所述模式预处理单元用于实时数值 模拟；所述主模式单元用于数值计算、模拟区域气象场；所述模式后处理及 可视化单元用于数据处理、诊断并显示。优选的，所述配置及运行控制单元 用于生成namelist配置文件夹包含所有INPUT格式和WPS格式的配置文件和 OA格式的数据同化配置文件和计算脚本文件；所述四维数据同化单元将试验 人员提供的标准观测数据，转化为WRF模型FDDA能够识别的little_r数据格式，放入obs文件夹；所述数据格式转化单元调用CALWRF软件，将WRF模 式输出转换为M3D格式的大气环境中间数据。