基于降水粒子相变过程的地面过冷却水预测方法

摘要

本发明提供了一种基于降水粒子相变过程的地面过冷却水预测方法，包括下述步骤：1.基本数据库构建，2.数值模式计算，3.海拔高度对比，4.温度层结判识，5.地面过冷却水判识，6.地面过冷却水计算，7.导线覆冰厚度计算。本方法的有益效果为：1、本发明调理清晰、可操作性强、实用性强，填补了目前尚无基于降水粒子相变过程的地面过冷却水预测的技术空白。2、本发明适用性广，移植性好，采用本发明提出的计算方法能够计算不同区域的地面过冷却水含量，并计算导线覆冰厚度。3、本发明计算得到的地面过冷却水，为开展电网覆冰中短期数值预测提供了重要的参考依据。

主权项

一种基于降水粒子相变过程的地面过冷却水预测方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将微地形区域的海拔高程数据和输电线路线路杆塔基础信息建立基本数据库；(2)采用WRF数值模式预测得到大气中不同类型降水粒子含量，地面至高空不同层次的温度场和云底高度；(3)在同一地面坐标点，根据步骤(2)WRF数值模式预测计算得到的云底高度结果与步骤(1)微地形区域的海拔高度数据进行对比：(3.1)当云底高度≤地面海拔高度，直接进行步骤(6)；(3.2)当云底高度＞地面海拔高度，进行步骤(4)；(4)温度层结判识：(4.2)当地面至云底的温度层结中有0℃层，且符合为逆温层条件，进行步骤(5)；若不符合(4.2)直接进行步骤(6)；(5)地面过冷却水判识：(5.1)暖层最高温度>4℃，且地面温度<0℃，则判断降落至地面的降水粒子为过冷却水；当不满足(5.1)的判识规则时，则判断降落至地面的降水粒子为非过冷却水；(6)地面过冷却水含量计算：当满足(3.1)条件时，则从t₀时刻开始，预测t₁时刻单位面积的地面过冷却水累计含量的预测计算公式为：$m=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\underset{t=t_0}{\overset{t_1}{\int }}{r}_i\left(t\right)V_i{\rho }_{P}dt$其中，m为地面过冷却水质量，n为降水粒子相态的总数，r_i为地面小于0℃的单位质量液态降水粒子与空气的混合比，V_i为体积，ρ_P为气压场为P的空气密度；当满足(3.2)条件时，且满足规则(4.2)和规则(5.1)时，则从t₀时刻开始，预测t₁时刻单位面积的地面过冷却水累计含量的预测计算公式为：$m=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\underset{t=t_0}{\overset{t_1}{\int }}{\alpha }_i{r}_i\left(t\right)V_i{\rho }_{P}dt$其中，m为地面过冷却水质量，n为降水粒子相态的总数，α_i为相态转换系数，r_i为云中可降落到地面的且温度小于0℃的单位质量降水粒子与空气混合比，V_i为体积，ρ_P为气压场为P的空气密度；当满足(3.2)条件时，但不满足规则(4.2)和规则(5.1)时，则地面过冷却水含量为0。