国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心)朱杰获国家专利权
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龙图腾网获悉国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心)申请的专利一种基于风云卫星温度廓线和大气不稳定指数的闪电落区判识方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121503599B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511607982.5,技术领域涉及:G06N5/01;该发明授权一种基于风云卫星温度廓线和大气不稳定指数的闪电落区判识方法是由朱杰;郑伟;李若琳设计研发完成,并于2025-11-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于风云卫星温度廓线和大气不稳定指数的闪电落区判识方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于风云卫星温度廓线和大气不稳定指数的闪电落区判识方法,涉及气象预报技术领域,所述方法包括:获取风云卫星的垂直分层温度廓线数据、大气不稳定指数数据和卫星闪电定位数据;对垂直分层温度廓线数据、大气不稳定指数数据和卫星闪电定位数据进行预处理,得到预处理后的垂直分层温度廓线数据、大气不稳定指数数据和卫星闪电定位数据;基于预处理后的垂直分层温度廓线数据,通过计算不同气压层之间的大气垂直温度梯度,得到大气垂直温度梯度衍生要素。本发明可以实现闪电落区的智能判识和辅助决策,同时为星地闪电观测数据质量评估与控制提供技术支持。
本发明授权一种基于风云卫星温度廓线和大气不稳定指数的闪电落区判识方法在权利要求书中公布了:1.一种基于风云卫星温度廓线和大气不稳定指数的闪电落区判识方法,其特征在于,所述方法包括: 获取风云卫星的垂直分层温度廓线数据、大气不稳定指数数据和卫星闪电定位数据; 对垂直分层温度廓线数据、大气不稳定指数数据和卫星闪电定位数据进行预处理,得到预处理后的垂直分层温度廓线数据、大气不稳定指数数据和卫星闪电定位数据; 基于预处理后的垂直分层温度廓线数据,通过计算不同气压层之间的大气垂直温度梯度,得到大气垂直温度梯度衍生要素; 将大气垂直温度梯度衍生要素、预处理后的垂直分层温度廓线数据和大气不稳定指数数据,与预处理后的卫星闪电定位数据进行关联分析,以从垂直分层温度廓线数据、大气不稳定指数数据和大气垂直温度梯度衍生要素中选取预报因子; 将选取的预报因子与预处理后的卫星闪电定位数据进行关联标注,以构建闪电特征关联数据集,将闪电特征关联数据集划分为训练集和验证集; 基于训练集和预报因子,对XGBoost模型进行训练,即以预报因子为模型输入特征,以是否发生闪电作为预测目标,通过持续迭代优化,得到训练后的XGBoost模型; 通过验证集对训练后的XGBoost模型进行测试验证,得到验证结果,基于验证结果对模型性能进行评估,得到最终的闪电落区预测方案; 其中,获取风云卫星的垂直分层温度廓线数据、大气不稳定指数数据和卫星闪电定位数据,包括: 获取风云卫星探测产品中850hPa、700hPa和500hPa气压层的温度数据,将850hPa、700hPa和500hPa气压层的温度数据作为垂直分层温度廓线数据; 获取风云卫星产品数据中的对流有效位能CAPE和K指数KI,将对流有效位能CAPE和K指数KI作为大气不稳定指数数据; 获取风云卫星闪电成像仪观测得到的闪电发生时间信息和经纬度位置信息,将闪电发生时间信息和经纬度位置信息作为卫星闪电定位数据; 基于预处理后的垂直分层温度廓线数据,通过计算不同气压层之间的大气垂直温度梯度,得到大气垂直温度梯度衍生要素,包括: 基于预处理后的垂直分层温度廓线数据,分别提取850hPa气压层和500hPa气压层的温度观测值,通过计算850hPa气压层和500hPa气压层之间的温度差值,以获得反映低层至中层大气热力对比状况的第一温度梯度; 基于预处理后的同一份垂直分层温度廓线数据,分别提取700hPa气压层和500hPa气压层的温度观测值,通过计算700hPa气压层和500hPa气压层之间的温度差值,以获得表征中层大气温度垂直递减特征的第二温度梯度; 将第一温度梯度与第二温度梯度进行特征组合,以构建用于综合表征大气层结热力不稳定特性的大气垂直温度梯度衍生要素; 将大气垂直温度梯度衍生要素、预处理后的垂直分层温度廓线数据和大气不稳定指数数据,与预处理后的卫星闪电定位数据进行关联分析,以从垂直分层温度廓线数据、大气不稳定指数数据和大气垂直温度梯度衍生要素中选取预报因子,包括: 将大气垂直温度梯度衍生要素、预处理后的垂直分层温度廓线数据和大气不稳定指数数据,与预处理后的卫星闪电定位数据在时间和空间维度上进行精确匹配,以建立气象要素与闪电活动之间的时空对应关系; 基于时空对应关系,将各个气象要素与闪电发生频率进行统计和相关性分析,通过计算统计指标,以量化每个气象要素对闪电活动的指示能力,得到量化分析结果; 根据量化分析结果,选择与闪电活动具有统计相关性的850hPa温度、700hPa温度、500hPa温度、对流有效位能CAPE、K指数KI、第一温度梯度和第二温度梯度,作为最终用于闪电预测的预报因子。
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