(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210619936.7 (22)申请日 2022.06.02 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 王叶　卢双锦华 　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 徐红梅 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种未来变化情景下的晴空颠簸对气候变 化的响应分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种未来变化情景下的晴空 颠簸对气候变化的响应分析方法， 该方法包括： 根据分析需要设定目标区域和时期； 获取目标区 域和时期下的历史基准期和气候变化响应期的 气象参数数据； 根据气象参数数据， 计算颠簸诊 断指数值； 根据历史基准期的指数计算结果定义 颠簸强度阈值； 根据历史基准期强度阈值计算气 候变化响应期的颠簸强度占比； 计算定量指标 从 多维度表征响应变化。 本发明分析过程基于全球 气候模式模拟、 气候变化情景研究、 颠簸诊断指 数计算和统计 分析方法应用等技术， 能够广泛应 用于气候应对中的湍流变化分析和民航技术领 域的飞机颠簸相关研究工作， 是一种计算简便、 易于理解的定量分析方法。 权利要求书3页 说明书9页 附图8页 CN 114970175 A 2022.08.30 CN 114970175 A 1.一种未来变化情景下的晴空颠簸对气候变化的响应分析方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： S1、 确定分析的目标区域和目标时期， 其中， 目标区域包括水平区域和垂直高度层， 目 标时期包括历史基准期和气候变化响应期， 气候变化响应期为根据研究或分析需要选取的 一段时间长度与历史基准期所设定时间长度相同的未来时期； S2、 获取目标区域在历史基准期及气候变化响应期的栅格气象参数数据； 气象参数数 据包括风场数据和位势高度数据， 其中风场数据包括经向风速和 纬向风速数据； S3、 根据历史基准期和气候变化响应期的气象参数数据， 计算所有栅格点的颠簸诊断 指数值； S4、 根据历史基准期数据的颠簸诊断指数值， 将颠簸的强度分为5类： 轻度、 轻中度、 中 度、 中重度、 重度， 并运用百分位法定义各颠簸诊断指数 下各强度的阈值； S5、 根据确定的颠簸强度阈值， 采用绝对阈值法划分气候变化响应期的颠簸诊断指数 计算结果， 并计算得到各强度湍流的占比； S6、 计算响应分析定量指标， 采用总体强度变化率、 总体频率变化率和指数差值图三个 定量指标来分别表征气候变化响应期的晴空颠 簸对于历史基准期在强度、 发生频率和空间 分布上的响应 变化。 2.根据权利要求1所述的一种未来变化情景下的晴空颠簸对气候变化的响应分析方 法， 其特征在于， 步骤S1 中垂直高度层为200hpa～250hpa之间； 历史基准期为根据研究或分 析需要选取的一段时间长度为10～3 0年的历史时期。 3.根据权利要求1所述的一种未来变化情景下的晴空颠簸对气候变化的响应分析方 法， 其特征在于， 步骤S2中栅格气象参数数据来源于第六次国际耦合模式比较计划中的全 球气候模式， 历史基准期数据来源于historical实验， 气候变化响应期数据来源于ssp119、 ssp126、 ssp245、 ssp370、 ssp434、 ssp460、 ssp585任一个或多个实验。 4.根据权利要求1所述的一种未来变化情景下的晴空颠簸对气候变化的响应分析方 法， 其特征在于， 步骤S2中栅格气象参数数据的时间分辨率为day， 6hr， 3hr中任一种， 栅格 气象参数数据包括所设定目标区域的垂直高度层在内及其上下相邻两层高度层共三层的 高度层数据。 5.根据权利要求1所述的一种未来变化情景下的晴空颠簸对气候变化的响应分析方 法， 其特征在于， 步骤S3中颠簸诊断指数为TI1、 TI2和Bro wn( ε )， 其计算公式分别为： TI1＝SV×DEF； TI2＝SV×(DEF+DIV)； 其中， SV， DEF， DIV， DsH， DST， ζa分别为垂直风切变， 水平变形项， 水平散度， 切变变形项， 拉 伸变形项， 绝对涡度。 6.根据权利要求5所述的一种未来变化情景下的晴空颠簸对气候变化的响应分析方 法， 其特征在于， 垂直风切变SV， 水平变形项DEF， 水平散度DIV， 切变变形项DSH， 拉伸变形项 DST， 绝对涡度 ζa的计算公式分别为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114970175 A 2ζa＝ζ +f； f＝2*7.2 92*10.^(‑5)*sin(y* π/180)； 其中， u， v， x， y， z， ζ， f分别为纬向风速， 经向风速， 经度， 纬度， 位势高度， 相对涡度， 科 氏参数。 7.根据权利要求1所述的一种未来变化情景下的晴空颠簸对气候变化的响应分析方 法， 其特征在于， 步骤S4中百分位法所定义的各颠簸诊断指数下五种强度的阈值对应的百 分位数分别为97、 99.1、 99.6、 99.8、 99.9， 定义历史基准期颠簸强度阈值的具体方法为： 将 历史基准期所有 数据计算出的某个颠 簸诊断指数的结果值升序排列， 之后分别将97、 99.1、 99.6、 99.8、 99.9百分位数定义为该颠簸诊断指数下轻度、 轻中度、 中度、 中重度、 重度的阈 值， 并在其 余颠簸诊断指数中重复该 过程。 8.根据权利要求1所述的一种未来变化情景下的晴空颠簸对气候变化的响应分析方 法， 其特征在于， 步骤S5中各强度湍流的占比为各强度湍流所在格点数占所有格点数 的比 值。 9.根据权利要求1所述的一种未来变化情景下的晴空颠簸对气候变化的响应分析方 法， 其特征在于， 步骤S6中定量指标计算方法为： (1)计算总体强度变化 率； 总体强度变化率包括总体强度均值变化率和总体强度中位数变化率， 计算公式分别 为： 所述总体均值为各时期内所有格点颠簸诊断指数结果的加权平均值， 权数为格点所在 纬度的余弦值； 所述总体中位数为各时期内所有格点颠簸诊断指数 结果的中位数； (2)计算总体频率变化 率； 晴空颠簸的总体频率变化率利用中度及以上MOG和重度及以上SOG两个指标来表示， 计 算公式分别为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114970175 A 3