【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于大氣觀測，更具體地，涉及基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法、系統和設備。
技術介紹
1、世界氣象組織(wmo)整合的氣象數據集顯示，2023年全球年均溫度成為有記錄以來最高的一年，在全球氣候變化背景下，受海冰和積雪面積的減少帶來的輻射增溫作用影響具有“北極放大”，北極地區的溫度異常顯著影響著全球的天氣和氣候。在整體偏暖背景下，全球出現多次異常偏暖和極端高溫事件，特別是夏季北半球多地出現持續高溫，冬季北美、歐洲和東亞也出現了極端寒潮和暴風雪事件。北極偏暖使得冷空氣更容易南下，造成極端降水、寒潮等，極渦活動會造成極地溫度的分布的顯著變化，對我國降水有明顯影響，有學者從高低緯度冷暖氣團配置和相互作用的角度開展了旱澇過程的研究，指出中國夏季大尺度旱澇分布不僅與夏季風和極渦相關，還和兩者異常配置進而引起的副熱帶高壓和中高緯度阻塞高壓異常模態有關。因此對北極大氣溫度異常信號的提取是天氣氣候監測預測的重要內容。
2、極端天氣氣候事件一般和異常擾動信號相關，北極大氣溫度存在年際、季節等周期變化特征，這些周期演變會帶來正常的天氣氣候事件的發展，并且周期信號特征相對于異常擾動信號特征為強信號，在提取異常擾動信號時，需要剔除周期信號。受地理和氣候條件的限制，北極區域氣象常規觀測稀少，衛星觀測具有全區域覆蓋的優勢，特別是極軌氣象衛星對極區的覆蓋頻次比中低緯度地區更高。
3、鑒于此，克服上述現有技術所存在的技術缺陷是本
亟待解決的問題。
技術實現思路
1、針對現
2、為實現上述目的，按照本專利技術的一個方面，提供了基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，所述方法包括：
3、選定目標區域，分別獲取所述目標區域內預設時間長度的預設氣壓層數據和衛星反演溫度軌道數據，將所述衛星反演溫度軌道數據處理成和所述預設氣壓層數據一致的格式和精度，得到氣壓層溫度數據；
4、利用所述氣壓層溫度數據進行譜分析，繪制所述目標區域的大氣溫度譜分析時間序列圖，在所述時間序列圖中剔除溫度周期信號后提取得到大氣溫度極端指數。
5、優選地，所述獲取所述目標區域內預設時間長度的預設氣壓層數據的方法包括：
6、從數據源中獲取所述目標區域內預設時間長度的預設氣壓層數據，數據源選用大氣再分析數據集era5，所述預設氣壓層選用850hpa氣壓層，獲得日平均溫度數據。
7、優選地，所述衛星反演溫度軌道數據選取風云系列極軌氣象衛星大氣垂直觀測系統反演得到的溫度場。
8、優選地，所述衛星反演溫度軌道數據的氣壓層選用和所述數據源中一致的氣壓層。
9、優選地，所述利用所述氣壓層溫度數據進行譜分析的方法包括：
10、利用白譜法提取非周期擾動信號，計算公式為：
11、
12、
13、其中，g(t)為原始信號，g'd(t)為原始信號g(t)白譜后提取的擾動信號，原始數據為所述氣壓層溫度數據在所述目標區域內的平均值，gd(t)為擾動信號g'd(t)經過三點平滑后最終提取的擾動信號，t為時間變量，π＝3.1415，penv(ξ)為g(t)氣壓層溫度數據的包絡線，p0為penv(ξ)的眾數；ξ為傅里葉變換的頻率，為g(t)的傅里葉變換，m為時間序列數據擾動信號g'd(t)的第m個數值，j為三點滑動平均時求和符號從0到2的3個數值，j＝0,1,2。
14、優選地，所述繪制所述目標區域的大氣溫度譜分析時間序列圖，在所述時間序列圖中剔除溫度周期信號后提取得到大氣溫度極端指數的方法包括：
15、依據所述氣壓層溫度數據進行數據分析，使得所述目標區域內大氣溫度的周期信號被剔除，從而提取得到大氣溫度極端指數，時序圖中的時間長度至少為1年，所述數據分析的方法包括濾波。
16、優選地，所述目標區域選用區域1(180°w-180°e；60°n-80°n)、區域2(90°e-150°e；50°n-80°n)和區域3(120°w-50°w；50°n-80°n)分別進行大氣溫度極端指數提取，n為北緯，w為西經，e為東經。
17、優選地，所述氣壓層溫度數據的水平空間分辨率為經度0.25°×緯度0.25°，時間分辨率為1小時。
18、按照本專利技術的第二方面，提供了基于白譜法提取極區溫度極端指數的系統，所述系統包括：
19、數據獲取模塊，用于獲取數據源中目標區域內預設時間長度的預設氣壓層數據以及獲取衛星反演溫度軌道數據；
20、數據處理模塊，用于將所述衛星反演溫度軌道數據處理成和所述預設氣壓層數據一致的格式和精度，得到氣壓層溫度數據；
21、數據提取模塊，用于將所述氣壓層溫度數據進行白譜分析，剔除溫度周期信號；
22、數據繪制模塊，用于繪制所述目標區域的大氣溫度白譜分析時間序列圖，提取得到大氣溫度極端指數圖。
23、作為對上述方案進一步的完善和補充，本專利技術還包括以下附加技術特征。
24、按照本專利技術的第三方面，提供了的設備，設備包括：
25、一個或多個處理器；
26、存儲裝置，用于存儲一個或多個程序，當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執行，使得所述一個或多個處理器實現如第一方面所述的方法。
27、總體而言，通過本專利技術所構思的以上技術方案與現有技術相比，具有如下有益效果：
28、本專利技術提出的基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法使得風云系列極軌氣象衛星在北極區域獲得觀測優勢，能夠監測北極區域真實大氣溫度信息，依托風云氣象衛星高時效的數據處理能夠實現對影響全球極端天氣氣候事件的北極溫度開展實時業務服務，具有時間滯后性小，數據質量高的優點。本專利技術中將應用于空間天氣異常電磁信號的白譜法應用于北極大氣極端指數提取，該數據分析方法可有效剔除背景周期信號，提取北極大氣異常信號，異常信號對極端天氣氣候事件的發生發展指示性更好，即偏離正常狀態的異常特征。
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1.基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如權利要求1所述基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，其特征在于，所述獲取所述目標區域內預設時間長度的預設氣壓層數據的方法包括：
3.如權利要求1所述的基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，其特征在于，所述衛星反演溫度軌道數據選取風云系列極軌氣象衛星大氣垂直觀測系統反演得到的溫度場。
4.如權利要求3所述的基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，其特征在于，所述衛星反演溫度軌道數據的氣壓層選用和所述數據源中一致的氣壓層。
5.如權利要求4所述的基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，其特征在于，所述利用所述氣壓層溫度數據進行譜分析的方法包括：
6.如權利要求5所述的基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，其特征在于，所述繪制所述目標區域的大氣溫度譜分析時間序列圖，在所述時間序列圖中剔除溫度周期信號后提取得到大氣溫度極端指數的方法包括：
7.如權利要求1所述的基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，其特征在于，所述目標區域選用區域1(180°W-
8.如權利要求1所述的基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，其特征在于，所述氣壓層溫度數據的水平空間分辨率為經度0.25°×緯度0.25°，時間分辨率為1小時。
9.基于白譜法提取極區溫度極端指數的系統，其特征在于，所述系統包括：
10.基于白譜法提取極區溫度極端指數的設備，其特征在于，設備包括：
...【技術特征摘要】
1.基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如權利要求1所述基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，其特征在于，所述獲取所述目標區域內預設時間長度的預設氣壓層數據的方法包括：
3.如權利要求1所述的基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，其特征在于，所述衛星反演溫度軌道數據選取風云系列極軌氣象衛星大氣垂直觀測系統反演得到的溫度場。
4.如權利要求3所述的基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，其特征在于，所述衛星反演溫度軌道數據的氣壓層選用和所述數據源中一致的氣壓層。
5.如權利要求4所述的基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，其特征在于，所述利用所述氣壓層溫度數據進行譜分析的方法包括：
6.如權利要求5所述的基于白譜法提取極區溫度極端指數的方法，其特征在于，所述繪制所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王勁松，任素玲，毛冬艷，馬亞宇，陳洲，毛田，楊冰韻，
申請(專利權)人：國家衛星氣象中心國家空間天氣監測預警中心，
類型：發明
國別省市：
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