热带气旋影响下特定区域闪电与温度相关性的计算方法及系统

本发明涉及一种热带气旋影响下特定区域闪电与温度相关性的计算方法及系统。

背景技术：

1、闪电是发生在云与云或云与地之间的强放电过程，也是一种严重的自然灾害，曾被评为十大最严重的自然灾害之一。闪电引发的森林和建筑火灾不仅对经济造成巨大的损失，更是危害人民生命安全。

2、据相关资料统计，全球每年因闪电造成的经济损失高达数十亿美元以上，每年因闪电造成的伤亡人数达万人之巨。许多观测和研究证明，热带气旋系统常常发生闪电活动。因此，研究热带气旋影响下的区域闪电特征对经济发展具有重要现实意义。

3、然而，现有技术在研究热带气旋影响下特定区域闪电与温度相关性的计算时，都是针对数据集大小一致的情况，而当数据集大小不一致时，无法计算相关性。目前，尚未出现一种涉及热带气旋影响下区域闪电数据集和温度数据集不一致时，计算二者相关性的方法或系统。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种热带气旋影响下特定区域闪电与温度相关性的计算方法及系统。

2、本发明提供一种热带气旋影响下特定区域闪电与温度相关性的计算方法，该方法包括如下步骤：a.按时间序列分批读入热带气旋数据集、闪电数据集和温度数据集，识别所述热带气旋数据集、闪电数据集和温度数据集中的异常数据，并进行替代或删除；b.筛选距离特定区域一定范围内的热带气旋，按热带气旋等级进行分组，并统计每小时内特定区域发生的闪电数；c.将处理后的热带气旋数据集和闪电数据集根据时间序列进行合并，得到该时刻下热带气旋的等级、经纬度坐标及一小时内特定区域发生的闪电总数；将处理后的热带气旋数据集和温度数据集根据时间序列进行合并，得到该时刻下热带气旋的等级、经纬度坐标及同时刻特定区域的温度；d.根据热带气旋等级、热带气旋经纬度坐标、该热带气旋发生一小时内特定区域发生的闪电数，利用反距离权重法进行插值，得到热带气旋影响下特定区域的闪电空间分布图；根据热带气旋等级、热带气旋经纬度坐标、该热带气旋发生时刻特定区域的温度，用反距离权重法进行插值得到热带气旋影响下特定区域的温度空间分布图；e.读取所述闪电空间分布图中的数据和所述温度空间分布图中的数据，并计算得到所述特定区域闪电与温度的相关性。

3、优选地，所述的步骤a包括：

4、按时间序列读取所述热带气旋数据集、闪电数据集和温度数据集后对存在空值的数据进行删除，并将所述热带气旋数据集、闪电数据集和温度数据集的时间格式统一为：时-分-秒。

5、优选地，所述的步骤b包括：

6、根据所述特定区域的经纬度坐标和热带气旋的经纬度坐标，计算所述特定区域与热带气旋之间的地理空间距离；

7、根据热带气旋等级，即热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风、超强台风进行分组；

8、由于超强台风和强台风样本数相对于其他强度类别的热带气旋要少一些，故将超强台风和强台风合并为一类，将其命名为ssty，最终得到五类不同等级的热带气旋数据集。

9、优选地，其特征在于：

10、所述地理空间距离通过如下计算公式得到：

11、

12、其中，s是地球上两点间距离(km)；r是地球的半径(km)；l1和是a点的经度和纬度，l2和是b点的经度和纬度。

13、优选地，所述的步骤b还包括：

14、根据闪电发生时的经纬度坐标来逐一判断该闪电是否位于所述特定区域；

15、对筛选后的数据集做逐时统计，即分为：0:00-1:00， 1:00-2:00…23:00-24:00二十四个时次，统计每小时内所述特定区域的闪电总数。

16、优选地，所述的步骤d包括：

17、将处理后的热带气旋数据集和闪电数据集根据时间序列进行合并，得到该时刻下热带气旋的等级、经纬度坐标及一小时内所述特定区域发生的闪电总数。

18、优选地，所述的步骤d还包括：

19、根据已得到的数据，即热带气旋等级、热带气旋经纬度坐标、该热带气旋发生一小时内所述特定区域的闪电总数，利用反距离权重法进行插值得到热带气旋影响下特定区域的闪电空间分布图。

20、优选地，所述的步骤d还包括：

21、根据热带气旋等级、热带气旋经纬度坐标、该热带气旋发生时刻特定区域的温度，用反距离权重法进行插值得到热带气旋影响下特定区域的温度空间分布图。

22、优选地，所述的步骤e具体包括：

23、根据所述闪电空间分布图中每0.1*0.1格点存在的值和所述温度空间分布图中每0.1*0.1格点存在的值，计算得到热带气旋影响下特定区域闪电和温度的空间相关性。

24、本发明提供一种热带气旋影响下特定区域闪电与温度相关性的计算系统，该系统包括识别模块、分组模块、合并模块、插值模块以及相关性模块，其中：所述识别模块用于按时间序列分批读入热带气旋数据集、闪电数据集和温度数据集，识别所述热带气旋数据集、闪电数据集和温度数据集中的异常数据，并进行替代或删除；所述分组模块用于筛选距离特定区域一定范围内的热带气旋，按热带气旋等级进行分组，并统计每小时内特定区域发生的闪电数；所述合并模块用于将处理后的热带气旋数据集和闪电数据集根据时间序列进行合并，得到该时刻下热带气旋的等级、经纬度坐标及一小时内特定区域发生的闪电总数；以及将处理后的热带气旋数据集和温度数据集根据时间序列进行合并，得到该时刻下热带气旋的等级、经纬度坐标及同时刻特定区域的温度；所述插值模块用于根据热带气旋等级、热带气旋经纬度坐标、该热带气旋发生一小时内特定区域发生的闪电数，利用反距离权重法进行插值，得到热带气旋影响下特定区域的闪电空间分布图；根据热带气旋等级、热带气旋经纬度坐标、该热带气旋发生时刻特定区域的温度，用反距离权重法进行插值得到热带气旋影响下特定区域的温度空间分布图；所述相关性模块用于读取所述闪电空间分布图中的数据和所述温度空间分布图中的数据，并计算得到所述特定区域闪电与温度的相关性。

25、本发明能够在一种热带气旋发生时，计算某一特定区域的闪电和温度相关性，具有通用性。本发明通过对两者的数据集进行插值处理得到两者的空间分布图，读取空间分布图中每0.1°×0.1°的格点的数据从而计算两者之间的相关性。且本发明将热带气旋分为不同等级，分别计算不同等级的热带气旋影响下特定区域闪电与温度之间的相关性。本发明对热带气旋影响下区域闪电活动的预报有重要参考价值。

技术特征：

1.一种热带气旋影响下特定区域闪电与温度相关性的计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤a包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤b包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤b还包括：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤d包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步骤d还包括：

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的步骤d还包括：

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的步骤e具体包括：

10.一种热带气旋影响下特定区域闪电与温度相关性的计算系统，其特征在于，该系统包括识别模块、分组模块、合并模块、插值模块以及相关性模块，其中：

技术总结
本发明涉及一种热带气旋影响下特定区域闪电与温度相关性的计算方法，包括：读入热带气旋数据集、闪电数据集和温度数据集，识别上述数据集中的异常数据；筛选距离特定区域一定范围内的热带气旋，进行分组，并统计每小时内特定区域发生的闪电数；分别合并热带气旋数据集和闪电数据集、热带气旋数据集和温度数据集；得到热带气旋影响下深圳地区的闪电空间分布图和温度空间分布图；读取所述闪电空间分布图中的数据和所述温度空间分布图中的数据，并计算得到所述特定区域闪电与温度的相关性。本发明还涉及一种热带气旋影响下特定区域闪电与温度相关性的计算系统。本发明能够在热带气旋发生时，计算某一特定区域的闪电和温度相关性，具有通用性。

技术研发人员：李晴岚,马超怡,李广鑫
受保护的技术使用者：中国科学院深圳先进技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14