[发明专利]一种三维中尺度涡追踪方法

权利要求书

1.一种三维中尺度涡追踪方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)计算三维中尺度涡质心

将识别到的三维中尺度涡按其深度等效为多个圆台，通过计算圆台质心进而获得三维中尺度涡质心；

(2)基于质心追踪三维中尺度涡

(2a)定义平面搜索区域S；

(2b)t时刻某三维中尺度涡E0的质心为σ_E0＝(lon_E0，lat_E0，depth_E0)，搜索相同类型三维气旋涡或三维反气旋涡的t+1时刻落于平面搜索区域S内的待追踪三维中尺度涡质心；

(2c)若t+1时刻有多个三维中尺度涡质心落于S区域内，计算落于区域S内的三维中尺度涡Ei质心与t时刻三维涡旋E0质心的三维距离D_i，选择距离最小的三维中尺度涡定义为Ej，判定Ej与E0属于同一个三维中尺度涡，建立t时刻三维中尺度涡E0与t+1时刻三维中尺度涡Ej之间的追踪轨迹，由E0质心指向Ej质心，利用三维中尺度涡Ej信息更新三维中尺度涡E0轨迹信息；若t+1时刻无相应三维中尺度涡质心落于S区域内，则认为三维中尺度涡E0轨迹追踪结束；

(2d)基于三维中尺度涡Ej质心按(2b)～(2c)步骤继续追踪该三维中尺度涡运动轨迹，直至其追踪轨迹结束；

(2e)从数据起始时间开始，按照(2b)～(2d)步骤分别追踪三维气旋涡或三维反气旋涡的运动轨迹，建立长时间序列的三维中尺度涡追踪数据集。

2.根据权利要求1所述的三维中尺度涡追踪方法，其特征在于，三维中尺度涡质心的计算方法为：

某三维中尺度涡E0包含m层深度分别为h₁、h₂、...、h_m，不同深度处的涡旋半径分别为R₁、R₂、...、R_m；将h₁深度涡旋与h₂深度涡旋等效为圆台A，视其为均一水体，即圆台内海水密度相同；其中m≥2；

以圆台A为例说明，其上底面中心为P₁(lon1，lat1)、半径为R₁、深度为h₁，下底面中心为P₂(lon2，lat2)、半径为R₂、深度为h₂，圆台A的质心r1＝(lon_r1，lat_r1，depth_r1)和质量m1，分别按下式计算：

m1＝ρ1×V1

其中，ρ1为圆台A内水体的密度；

V1为圆台体积，按下式计算：

定义h₂～h₃、h₃～h₄...、h_m-1～h_m分别为圆台B、C、...，按上述方法分别计算各圆台的质心ri和质量mi；

三维中尺度涡E0质心σ_E0＝(lon_E0，lat_E0，depth_E0)按下式计算：

其中，n＝m-1为等效圆台个数。

3.根据权利要求1所述的三维中尺度涡追踪方法，其特征在于，步骤(2a)中，搜索区域S是半径为50km的圆形区域。

4.根据权利要求1所述的三维中尺度涡追踪方法，其特征在于，步骤(2b)中，t时刻某三维中尺度涡E0的质心为σ_E0＝(lon_E0，lat_E0，depth_E0)时，搜索区域S为以(lon_E0，lat_E0)为圆心、50km为半径的圆形区域，搜索t+1时刻落于S内的三维中尺度涡质心。