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专利号: 2025109646474
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种深对流云卷入卷出率同步计算方法,其特征在于:包括以下步骤:获取原始观测资料,所述原始观测资料包括不同空间位置同步观测得到的气象信息、云滴谱和降水粒子谱;

将云滴谱中同时满足含水量和数浓度要求的空间位置识别为深对流云,其余的空间位置识别为云外,将深对流云中最大含水量所在的空间位置识别为绝热云,将云外中代表性部分识别为环境空气;

获取探测高度,再基于气象信息和云滴谱得到云底高度,最后将探测高度和云底高度作差得到相对云底高度;

将深对流云和绝热云对应的气象信息、云滴谱和降水粒子谱数据,以及环境空气对应的气象信息数据代入到质量、总水分和总能量的三个守恒方程中进行求解,得到绝热空气质量分数、卷入空气质量分数和卷出空气质量分数,所述质量、总水分和总能量的三个守恒方程具体为:               (3);

         (4);

  (5);

其中ma、me和md分别是绝热空气质量分数、卷入空气质量分数和卷出空气质量分数;ha、he、hd和hc分别为绝热空气湿静力能、卷入空气湿静力能、卷出空气湿静力能和云内空气湿静力能;qta、qte、qtd和qtc分别为绝热空气总水分、卷入空气总水分、卷出空气总水分和云内空气总水分;ql为降水后的云水混合比,等于深对流云内液水混合比qc和深对流云内雨水混合比qrc之和;qic为深对流云内冰相粒子混合比;c0liq和c0ice分别为液相降水效率和冰相降水效率; 为高度间隔,液相降水效率c0liq和冰相降水效率c0ice由观测资料或者数值模拟数据计算得到: ,其中qpre为降水量,qlm和qim分别为降水后深对流云内云水混合比和降水后深对流云内冰相粒子混合比;

根据绝热空气质量分数、卷入空气质量分数和卷出空气质量分数,结合相对云底高度计算得到卷入率和卷出率。

2.根据权利要求1所述的深对流云卷入卷出率同步计算方法,其特征在于:所述含水量和数浓度的计算公式为:    (1);

             (2);

其中,LWC为含水量,N为数浓度,k为云滴谱资料档的个数,ri为第i档粒子半径,单位为μm,ρw为液水密度,单位为 ,ni为第i档粒子数浓度,单位为 。

3.根据权利要求2所述的深对流云卷入卷出率同步计算方法,其特征在于:深对流云对–3应的含水量LWC和数浓度N满足LWC>0.001  且N>10 cm 。

4.根据权利要求1所述的深对流云卷入卷出率同步计算方法,其特征在于:卷入率和卷出率的具体计算公式为:         (6);

         (7);

其中,ε为卷入率,δ为卷出率,H为相对云底高度。

5.根据权利要求4所述的深对流云卷入卷出率同步计算方法,其特征在于:绝热空气湿静力能ha、卷入空气湿静力能he、卷出空气湿静力能hd和云内空气湿静力能hc的计算公式为:             (8);

                  (9);

            (10);

卷出空气湿静力能hd等于90%的环境空气温度Te下饱和湿静力能hse与10%的云内空气湿静力能hc之和;

其中,Ta为绝热空气温度,cp是干空气的比定压热容,g是重力加速度,Lv是汽化潜热,Lf是融化潜热,z是探测高度,qva为绝热空气水汽混合比,qia为绝热空气冰相粒子混合比,qve为环境空气水汽混合比,Tc为深对流云内温度,qvc为深对流云内水汽混合比,qic为深对流云内冰相粒子混合比。

6.根据权利要求5所述的深对流云卷入卷出率同步计算方法,其特征在于:绝热空气总水分qta为绝热空气水汽混合比qva、绝热空气液水混合比qca、绝热空气雨水混合比qra和绝热空气冰相粒子混合比qia之和;

卷入空气总水分qte等于环境空气水汽混合比qve;

卷出空气总水分qtd为90%的环境空气温度Te下饱和水汽混合比qvse与10%的云内空气总水分qtc之和;

云内空气总水分qtc为深对流云内水汽混合比qvc、深对流云内液水混合比qc、深对流云内雨水混合比qrc和深对流云内冰相粒子混合比qic之和。

7.一种深对流云卷入卷出率同步计算装置,其特征在于:执行权利要求1‑6中任一所述的深对流云卷入卷出率同步计算方法,包括:数据获取模块,用于获取原始观测资料,所述原始观测资料包括不同空间位置同步观测得到的气象信息、云滴谱和降水粒子谱;

识别模块,用于将云滴谱中同时满足含水量和数浓度要求的空间位置识别为深对流云,其余的空间位置识别为云外,将深对流云中最大含水量所在的空间位置识别为绝热云,将云外中代表性部分识别为环境空气;

相对云底高度确认模块,用于获取探测高度,再基于气象信息和云滴谱得到云底高度,最后将探测高度和云底高度作差得到相对云底高度;

质量分数计算模块,用于将深对流云和绝热云对应的气象信息、云滴谱和降水粒子谱数据,以及环境空气对应的气象信息数据代入到质量、总水分和总能量的三个守恒方程中进行求解,得到绝热空气质量分数、卷入空气质量分数和卷出空气质量分数;

卷入卷出率计算模块,用于根据绝热空气质量分数、卷入空气质量分数和卷出空气质量分数,结合相对云底高度计算得到卷入率和卷出率。

8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序/指令,其特征在于:该计算机程序/指令被处理器执行时,实现权利要求1‑6中任一所述的深对流云卷入卷出率同步计算方法。