[发明专利]一种极端干旱事件水汽溯源和输送异常识别方法及系统

说明书

本发明公开了一种极端干旱事件水汽溯源和输送异常识别方法及系统，所述方法包括，获取全球的实测气象数据，构成时间序列有序衔接的初始数据集；根据初始数据集，建立极端干旱频发区域的水汽自循环模型；根据极端干旱频发区域的水汽自循环模型，计算获取干旱频发区的水汽亏缺识别特征；基于干旱频发区的水汽亏缺识别特征，结合水汽追踪模型，获取极端干旱频发区的水汽传输路径和水汽源地；本发明考虑水汽传输的物理机制，从涡动异常角度厘清主导极端干旱水汽演变的异常过程，结合动力学与热动力学角度明晰极端干旱事件中的异常物理因子，据本发明与研究对针对极端干旱拼频发区的防灾减灾决策提供科学依据。

技术领域

本发明涉及水文气象学技术领域，尤其涉及一种极端干旱事件水汽溯源和输送异常识别方法及系统。

背景技术

干旱灾害是当今全球最严重的气象灾害，正逐步威胁到各国的农业安全和社会发展。随着防灾减灾能力的显著提高，干旱造成的生态环境破坏和社会经济影响相对过去已不断降低，但干旱所造成综合的负面冲击仍不容小觑。尤其是强度大、持续时间长的极端干旱事件，造成严重的水分亏缺对人类活动产生了抑制作用。

干旱事件机理研究是当前的热点研究问题，尤其是针对极端干旱事件，其造成的影响与损失仍不容轻视。有关极端干旱事件形成与演变的研究认识不断发展，基于长时间尺度的环流系统异常变化可以明晰干旱事件的发生背景与形成过程，而着力于水循环过程与水汽传输在识别干旱事件的引发与演变也起到关键作用。目前，极端干旱事件的水汽来源异常尚未引起学界关注，极端干旱事件的水汽传输异常的量化也无细致的研究。在极端干旱事件形成与演变过程中，明晰极端干旱事件水汽循环过程的异常环节与识别极端干旱事件的主导水汽汇聚过程可有效明晰干旱事件的水汽来源与传输状况。因此，量化极端干旱事件发生期间的水汽循环过程、定量解析极端干旱事件的水汽来源和明晰极端干旱事件的水汽汇聚过程异常为制定干旱频发区的防灾减灾决策提供有力的科学依据，极大提高了干旱频发区的防旱抗旱措施可靠性，以期降低极端干旱事件对人民的生命财产损失。

发明内容

本发明目的在于提供一种极端干旱事件水汽溯源和输送异常识别方法，在于从水汽循环与水汽传输过程，选定适合通用的物理模型，量化水汽循环的过程与再循环率，以明晰循环异常环节对极端干旱事件的水汽贡献；追踪不同来源的水汽轨迹，采用聚类分析厘清不同主导水汽通道与源地的水汽贡献；拆解多维度的水汽传输过程，量化不同角度的影响因子对水汽传输过程的异常水汽贡献。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种极端干旱事件水汽溯源和输送异常识别方法，所述方法包括以下步骤，

获取全球的实测气象数据，构成时间序列有序衔接的初始数据集；

根据初始数据集，建立极端干旱频发区域的水汽自循环模型；

根据极端干旱频发区域的水汽自循环模型，计算获取干旱频发区的水汽亏缺识别特征；

基于干旱频发区的水汽亏缺识别特征，结合水汽追踪模型，获取极端干旱频发区的水汽传输路径和水汽源地；

基于干旱频发区的水汽传输路径、水汽源地，结合所述初始数据集，建立水汽传输物理模型，获取水汽传输异常过程的主导贡献因子。

优选的，所述全球实测气象数据包括小时尺度的径向风、纬向风、地表气压、降水、蒸发量、比湿、空气温度、风场、位势高度、垂直速度，日平均的径向风、纬向风、经向水汽通量和纬向水汽通量。

优选的，所述建立极端干旱频发区域的水汽自循环模型，包括，

根据初始数据集，提取多时间尺度的降水异常特征；

基于多时间尺度的降水异常特征,建立极端干旱频发区域的水汽自循环模型；

其中，所述多时间尺度的降水异常特征包括极端干旱事件异常空间特征、纬向年内演变特征与年际变化特征。