[发明专利]一种可视化风暴潮-海浪耦合预报方法

说明书

本发明公开了一种可视化风暴潮‑海浪耦合预报方法，包括对气象部门发布的多线程数据进行爬取与解析，形成预报文本、图片及预测数据；将预测数据存入PostgreSQL数据库中，当产生数据增量时，数据驱动线程会向风暴潮‑海浪耦合模式发送数据和启动命令，自动启动耦合模式的运行，风暴潮‑海浪耦合模式运算完成后，对超算数据进行处理，并输出到可视化数据资源队列中；再通过基于Leaflet的粒子可视化方法以及栅格数据图层绘制方法，将最终的结果呈现在海洋球上。本发明所公开的预报方法可以实现自动化运行耦合模式，提高预报系统的效率，使预报结果更加直观和友好。

技术领域

本发明涉及一种风暴潮-海浪耦合预报方法，特别涉及一种可视化风暴潮-海浪耦合预报方法。

背景技术

风暴潮与海浪都是在大气的驱动下产生的海洋过程，在近岸两者往往是同时产生且相互影响，当遇到极端天气例如寒潮或者台风时，两者很容易造成海洋灾害。在对风暴潮和海浪的预报中，数值模拟是非常重要的一个手段，但目前的数值模拟基本都是采用单一的海浪模式或者风暴潮模式，没有考虑风暴潮和海浪之间的相互作用。此外，目前的业务化风暴潮和海浪模式大都采用正交曲线网格，没有采用非结构网格，对复杂岸线的刻画不够精细。

而且，在风暴潮和海浪业务化运行时，一般步骤是首先准备大气强迫场，之后是运行数值模式，最后对模拟结果进行分析和作图，整个流程基本是人工完成，自动化程度不高，严重影响预报效率，且对预报结果进行展示时都是采用平面分布图，展现形式不够直观和友好。

因此，现有数值预报方法存在自动化程度和运行效率低、模式分辨率不够精细、物理机制不够完善且预报结果显示不够友好和直观的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可视化风暴潮-海浪耦合预报方法，以达到实现自动化运行耦合模式，提高预报系统的效率，使预报结果更加直观和友好的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可视化风暴潮-海浪耦合预报方法，包括以下过程：

(1)基于Scrapy框架对气象部门发布的多线程数据进行爬取与解析，形成预报文本、图片及预测数据；

(2)将预报文本和图片采用Redis持久化存储方式存取，将预测数据存入PostgreSQL数据库中，当产生数据增量时，通过调用消息通知应用向手机客户端发送消息，同时数据驱动线程会向风暴潮-海浪耦合模式发送数据和启动命令，自动启动耦合模式的运行，并将预测数据作为驱动；

(3)风暴潮-海浪耦合模式运行时，风暴潮模式和海浪模式分量分别采用ADCIRC和SWAN，两个模式分量通过耦合器控制同时运行，并交换数据；

(4)风暴潮-海浪耦合模式运算完成后将超算数据输入到原始数据资源队列中，当数据预处理程序监测到原始数据资源队列不为空时，则启动数据预处理组件，对原始数据资源队列中的超算数据进行处理，并输出到可视化数据资源队列中；

(5)前端引擎通过获取可视化资源数据队列中的数据，再通过基于Leaflet的粒子可视化方法以及栅格数据图层绘制方法，将最终的结果呈现在海洋球上。

进一步的技术方案中，所述步骤(1)中的具体方法如下：在调度器中将信息爬取分为文本信息获取、图片信息获取、台风信息获取三个进程，并通过调度器实现各进程的有序进行，在下载器中实现网页的请求并返回框架能识别的文档内容，并将该内容发送至信息解析端，借助爬虫文档解析组件BeautifulSoup，依据数据特点，将网页结构拆解形成预报文本、图片以及预测数据。

进一步的技术方案中，所述步骤(3)中，模式运行时，ADCIRC模式的风场模块读取台风或者热带气旋的强度和路径信息，用来计算模式的驱动风场，并且通过耦合器将计算出来的风场传递给SWAN模式，两者采用相同的风场驱动，ADCIRC模式的驱动场采用Jelesnianski的圆形台风模型。