[发明专利]基于移动网格的低空气象要素信息处理方法

说明书

本发明提供一种基于移动网格的低空气象要素信息处理方法，包括如下步骤：S1：收集低空空域的气象站资料及预处理；S2：收集低空空域航线的移动过程中位置经纬度信息；S3：设计不同时间间隔下的WRF模式区域网格；S4：通过区域高分辨率数值天气预报系统配置，选取出物理参数化方案和近地面垂直层数；S5：通过WRF模式积分预报出：不同时次的二重嵌套移动网格1km水平分辨率的气象要素预报场。本发明对未来全国其他低空空域航线上的气象信息预测预报提供了思路和方法。

技术领域

本发明具体涉及一种基于移动网格的低空气象要素信息处理方法。

背景技术

近年来，以多旋翼飞行器为典型代表的民用无人机发展迅猛，以此推动的相关的应用包括物流、医疗、执法行动、新闻收集、天气监测以及地面交通评估等。但长期以来，低空空域资源一直是航空业未开垦的领域。低空空域资源的航空业自然属性制约主要体现在低空空域地表结构和近地面低空气候气象环境及其二者的交互过程。有别于中、高空空域，低空空域紧贴地表，起伏陡变、结构复杂的地形地貌、动态变化剧烈的合法及非法建筑物，以及电网、高塔、风车等设施都会影响航空安全；同时近地面气候气象条件变化更加频繁，如大气边界层湍流气流和风切变、局地极端天气事件等都制约了航空业对于低空空域资源的开发利用。由于国内配套的通信、导航、气象监测的落后或缺乏，我国低空飞行还存在不少薄弱环节，低空飞行稳定性低、风险性高的问题比较突出。低空飞行器在复杂下垫面环境下飞行时，当空域上空出现雷暴、风切变、强降水等灾害性天气时，会严重影响飞行器的安全。水平风切变对于飞行器的姿态有严重的影响，而垂直风切变会在短时改变飞行器飞行高度；雷暴也对于飞行器的电子元器件有损害。

目前，飞行过程中，飞行器会受到风的干扰。当静风或者风速较小时，飞行器自身飞行控制系统能够抵抗风的干扰，保证其相对平稳的飞行。但当风速或者风力较大时，特别是风速超过飞行器最大飞行速度、产生低空风切变时，会导致其无法正常飞行，甚至炸机。

现有的气象数值模式可以对小范围区域内的地面和高空气象要素做出模拟和预报，并且在低空空域有自动气象站、风廓线雷达、多普勒雷达和卫星对某一空域的天气状况进行持续监测。对低空空域航路的研究目前最新技术手段为基于地面气象探测，低空雷达监测，风云系列气象卫星和北斗导航卫星的陆—空—天一体化低空飞行安全气象保障系统，且以统计预报和经验预报居多，对于数值模拟研究应用较少。此外，现有技术对于航路气象安全保障也存在一些短板：低空航路附近的自动气象站数量稀少，自动气象站只能对飞行器航路上的气象信息进行实时监测，不能够进行预报预警；风云系列气象卫星检测范围大，分辨率较高，但卫星过境时间不连续，有云的影响时，对地监测效果很差等。

综上所述，现有技术存在的问题是：

（1）低空飞行器飞行路线附近的自动气象站数量稀少，自动气象站只能对航路上的气象信息进行实时监测，不能够进行预报预警。

（2）地基雷达对飞行器起降范围内（0-100km半径）的强雷暴、强降水、冰雹等灾害天气能够较为准确的预测，但雷达对短时临近预报效果较好，超过2 小时后的预报水平会大大降低。

（3）现有的区域数值模式能够对低空空域飞行器飞行路线上的气象信息等进行高分辨率模拟和预报，但由于区域数值模式预测和预报的空间范围固定，不能根据飞行器移动路线进行跟踪式预报；并且由于区域数值模式模拟空间范围较广，对飞行器飞行路线以外的区域进行积分运算会造成耗费机时和时间，增加预报成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于移动网格的低空气象要素信息处理方法，该基于移动网格的低空气象要素信息处理方法可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种基于移动网格的低空气象要素信息处理方法，该基于移动网格的低空气象要素信息处理方法包括如下步骤：

S1：收集低空空域的气象站资料及预处理；

S2：收集低空空域航线的移动过程中位置经纬度信息；