(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210630407.7 (22)申请日 2022.06.06 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114996943 A (43)申请公布日 2022.09.02 (73)专利权人 国家气候中心 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街 46号 (72)发明人 常蕊　陈鲜艳　艾泽　肖潺　张强　 李威　 (74)专利代理 机构 北京锺维联合知识产权代理 有限公司 1 1579 专利代理师 原春香 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/26(2012.01) (56)对比文件 CN 106884405 A,2017.0 6.23US 2016196 513 A1,2016.07.07 CN 113987823 A,202 2.01.28 刘磊等.考虑降雨及库水位变动的区域滑坡 灾害稳定性评价研究. 《岩石力学与工程学报》 .2017,第37 卷(第02期),40 3-414. 陈鲜艳等.2020年长江三峡地区气候状况及 降水异常成因. 《水利水电技 术(中英文)》 .202 2, 第53卷1-6. XianyanC hen等.Analysis of lengths, water areas and vo lumes of the Thre e Gorges Reservo ir at dif ferent water levels usi ng Landsat ima ges and SRTM DE M data. 《Quaternary I nternati onal》 .2013,第 304卷115-125. 马占山等.三峡水库对区域气候影响的数值 模拟分析. 《长江流 域资源与环境》 .2010,第19卷 (第9期),104 4-1052. 审查员 田娜 (54)发明名称 一种用于水库蓄水气候效应评估的中尺度 数值模拟方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于水库蓄水气候效应 评估的中尺度数值模拟方法， 尤其适用于大型水 库的蓄水气候效应评估， 该方法主要包括拟评估 水库及其周边多源数据收集及预处理； 通过拓宽 水体面积对水库蓄水淹没区的土地利用类型变 化进行数值参数化； 通过抬升水体高度对水库蓄 水水位变化进行数值参数化； 基于温湿气候特征 的典型年景挑选； 库区典型代表 年景的数值模拟 试验； 数值模拟能力检验及水库气候效应评估。 本发明通过扩宽水体面积和抬升水位高度刻画 的水库蓄水相关的陆面参数变化及典型年景敏 感性数值试验， 改善了大型水库蓄水气候影响的 客观定量评价问题， 且数值模拟过程中通过格点 同化、 循环重叠积分等技术改善长时间积分中的误差累积增长问题。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114996943 B 2022.11.22 CN 114996943 B 1.一种用于水库蓄水气候效应评估的中尺度数值模拟方法， 其特征在于， 所述数值模 拟方法至少包括如下步骤： SS1.拟评估水库及其周边多源数据的收集及预处 理： 首先， 收集拟评估水库及其周边的多源数据， 所述多源数据至少包括： 拟评估水库蓄水 后的淹没区位置和面积数据、 不同季节水库的水位高度数据、 水库周边长序列气象观测数 据、 中尺度数值模式的驱动数据； 其次， 针对所收集的水库周边长序列气象观测数据进行预处理， 剔除其中的僵值和虚 假值， 实现对气象观测数据的质量控制； SS2.通过拓 宽水体面积对水库蓄水淹没区的土地利用类型变化进行 数值参数化处 理： 利用水库蓄水后的淹没区面积和位置数据， 结合水库蓄水前的土地利用类型数据， 采 用GIS空间分析技 术， 将水库蓄水后淹没区的土地利用类型描述 为水体类型； SS3.通过抬升水体高度对水库蓄水 水位变化进行 数值参数化处 理： 采用差异对比法， 分别计算水库蓄水后高、 低水位与水库蓄水前的静态地形高度差， 在 数值试验中， 根据不同季节动态抬升水库位置处的地形高度， 对水库蓄水阶段的水位变化 进行数值参数化处 理； SS4.基于温湿气候特 征的典型年景挑选： 基于步骤SS1预处理后的水库周边长序列气象观测数据， 通过平均气温和降水量的历 年变化， 挑选高温干旱 年和低温洪涝年， 作为库区两种典型代 表年景； SS5.库区典型代 表年景的数值模拟试验： 利用步骤SS1收集的数值模式驱动数据， 基于步骤SS2对水库蓄水淹没区土地利用类型 变化进行 的数值参数化处理以及步骤SS3对水库蓄水水位变化进行 的数值参数化处理， 在 步骤SS4挑选的库区典型代表年景下， 分别开展水库蓄水后和蓄水前情景下 的敏感性数值 模拟试验， 获得蓄水 前后两组数值模拟结果； SS6.数值模拟能力检验及水库气候效应评估： 利用步骤SS1预处理后的水库周边长序列气象观测数据对步骤SS5得到的数值模拟结 果进行相关性及偏差检验； 对比计算蓄水前后两组数值模拟试验中关键气象变量的时空差异， 利用统计t检验方 法对差异进行显著性分析， 实现对水库蓄水气候效应的定量评价， 其中， t值计算公式如下： 式中， 为蓄水前后两组数值模拟结果的差值序列的平均值， SD为差值序列的标准差 。 2.根据权利要求1所述的用于水库蓄水气候效应评估的中尺度数值模拟方法， 其特征 在于， 所述步骤SS1 中， 所述水库周边长序列气象观测数据， 至少包括： 气温、 相对湿度、 风速 和降水量； 所述中尺度数值模式的驱动数据， 至少包括： 拟评估水库及其周边区域的静态 地 形数据及多要 素多层次的土壤 ‑大气数据； 针对所收集的水库周边长序列气象观测数据， 通 过气候阈值及时空一 致性检查的方式， 剔除原 始气象观测数据中的僵值和虚假 值。 3.根据权利要求1所述的用于水库蓄水气候效应评估的中尺度数值模拟方法， 其特征 在于， 所述步骤SS2 中， 利用水库蓄水后的淹没区边界的shp矢量数据， 采用GIS空间分析技权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114996943 B 2术， 识别并格点化淹没区的土地利用类型， 将其从默认类型调整为内陆水体类型； 同时， 对 应调整水体格点处的优势类型占比系数， 将水体系数设置为 100％， 其余土地利用类型的占 比系数均设置为0.0， 实现水库蓄水引起的下垫面特 征变化的数值描述。 4.根据权利要求1所述的用于水库蓄水气候效应评估的中尺度数值模拟方法， 其特征 在于， 所述步骤SS 3中， 以水库位置处的原 地形高度为基准， 采用差异对比法， 分别计算水库 蓄水后高水位、 低水位相对于该基准地形高度的差值， 记录为Δh1和Δh2； 根据数值模拟的 季节特征， 对水库位置处输入的地形高度数据进行动态调整， 实现对水库蓄水阶段水位变 化的数值描述。 5.根据权利要求1所述的用于水库蓄水气候效应评估的中尺度数值模拟方法， 其特征 在于， 所述步骤SS4中， 利用步骤SS1预 处理后的长序列气象观测数据， 综合分析水库区域平 均气温和降水量的历年变化， 挑选出典型 的高温干旱年和低 温洪涝年， 即平均气温偏 高且 降水偏少年和平均气温偏低且降水偏多年， 作为库区两种极端气候特 征的代表年景。 6.根据权利要求1所述的用于水库蓄水气候效应评估的中尺度数值模拟方法， 其特征 在于， 所述步骤SS5中， 在中尺度气象数值模式中引入步骤SS2数值参数化处理后的水库蓄 水淹没区土地利用类型变化以及步骤SS3数值参数化处理后的水库蓄水水位变化， 利用步 骤SS1收集的数值模式驱动数据， 在步骤SS4所选库区典型代表年景下， 分别开展水库蓄水 后和蓄水 前情景下的模拟 积分。 7.根据权利要求6所述的用于水库蓄水气候效应评估的中尺度数值模拟方法， 其特征 在于， 所述步骤SS5中， 为改进模式长时间积分过程中的不完善及误差在计算中的累积增 长， 数值模拟积分过程中， 采用牛顿松弛逼近的格点同化方法对背 景资料进 行同化； 每10天 冷启动一次数值模式， 每次连续积分11天， 前一次模拟的最后1天与后一次模拟的第1天重 叠； 以每次模拟结果的前24小时作为模式spi n‑up时间， 保留后10天的模拟结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114996943 B 3