一种台风快速增强过程中的海气相互作用分析方法技术

本发明专利技术公开一种台风快速增强过程中的海气相互作用分析方法。所述方法包括：利用中尺度WRF模式模拟台风生成到登陆的过程，获取模拟的风速、路径、海平面气压随时间演变特征；利用热带气旋资料中的中心最低气压对各时刻台风中心位置进行估计，并结合最低层格点最大风速和中心最低气压综合分析热带气旋强度；对台风快速增强过程中的海表面温度、海平面高度异常、海表盐度进行对比分析，获得台风快速增强过程中的海洋内部反应，所述台风快速增强过程为所述热带气旋强度快速增强的过程；根据模拟的海平面水平风速，分析台风快速增强过程中海面上大气的运动。本发明专利技术在近海台风快速增强过程预报、台风防灾减灾方面具有一定参考价值。台风防灾减灾方面具有一定参考价值。台风防灾减灾方面具有一定参考价值。

【技术实现步骤摘要】
一种台风快速增强过程中的海气相互作用分析方法


[0001]本专利技术涉及台风预测
，更具体地，涉及一种台风快速增强过程中的海气相互作用分析方法。

技术介绍

[0002]超强台风“利奇马”(Lekima)是1949年以来登陆中国台风中第五强和1949年以来登陆浙江台风中第三强。台风“利奇马”登陆时强度已为超强台风级，是2019年以来登陆中国的最强台风。“利奇马”登陆浙江后路径一直向北移动，影响范围包括浙江、福建、江苏、上海、安徽、山东等多个省份。据统计，台风“利奇马”造成的灾害风险覆盖面积达24.8万平方公里，其总共造成1402.4万人受灾，56人死亡，14人失踪，农作物受灾面积113.7万公顷，直接经济损失515.3亿元。
[0003]热带气旋(Tropical Cyclone，TC)，世界公认定义为发生在热带或副热带洋面上的低气压涡旋，是一种强烈而深厚的暖性气旋系统。西北太平洋地区由于独特的地理优势，在温暖湿润的洋面上每年孕育出一定数量的天气尺度对流系统也叫做台风(Typhoon)，而产生于大西洋和东太平洋洋面上的热带气旋则叫做飓风(Hurricane)。中国气象局采用两分钟平均风速来计算热带气旋中心持续风力，我国将西北太平洋和南海所产生的热带气旋按其底层中心附近最大平均风力(风速)划分为6个等级，把其中风力大于12级的统称为台风，超强台风是划分等级中最高级，它的底层中心附近最大平均风速大于等于51m/s，风力在16级以上。
[0004]西北太平洋地区生成的大多数台风登陆陆地后，在下垫面摩擦的作用下，损耗其能量使强度逐渐减弱，而少数台风会在登陆前突然增强，快速增强后的台风会给登陆地区范围内的群众生命和财产安全造成威胁，所以这地区热带气旋的路径和强度变化问题一直受到国内外学者的关注。近几年，在预报模拟热带气旋移动路径相关方面研究已经取得了较大的进展，但在强度变化方面特别是在快速增强过程中的研究相当有限。在西北太平洋和北大西洋地区中，热带气旋在24小时内强度(风速)增加了30knot(15m/s)，即为热带气旋的快速增强(Rapid Intensification，RI)。由于热带气旋的快速增强过程是一个复杂的非线性过程，且当中存在多个因素互相竞争和协同的影响，现在业务上对于快速增强过程的准确预报仍比较困难。
[0005]目前的研究认为热力学因子和动力学因子为影响热带气旋快速增强的主要方面，热力学因子包括海表温度SST、大气稳定度、对流层中层湿度等，而动力学因子包括底层涡度变化、高层散度、垂直风切变等。据统计发现在华南地区，平均每年有0.8个台风会出现近海快速增强现象，且发生在特定的环流场中。前人对西北太平洋突然增强台风的统计分析表明，海表温度高于28℃是西北太平洋热带气旋快速增强的必要条件。由于缺乏大量可靠的数据资料，在热带气旋通过时的多尺度海气相互作用的研究还相当有限，特别要注意的是热带气旋移动中的快速增强过程，对其低估或者预报不足将导致防灾减灾工作受阻。
[0006]之前的学者研究得到，中低对流层中的高相对湿度(High Relative Humidity，
RHUM)、弱垂直风切变(Vertical Wind Shear，VWS)、温暖的海表面温度(Sea Surface Temperature，SST)和高层槽的微弱作用力都是热带气旋在快速增强过程中的有利环境条件。在预报热带气旋的快速增强过程方面，SST只是其中一个参数，而不是预报的关键参数。与此相反，定义从海平面到海水26℃等温线深度的热含量总和为热带气旋热势(TC Heat Potential，TCHP)，其主要用于热带气旋转化为潜热热量的估计，在统计强度预测方案中比SST有更好的预测效果。在热带气旋快速增强过程中，中尺度海洋过程例如中尺度涡流、环流和锋流的作用下，热带气旋获得来自温暖海洋深层混合层的热能。环境风垂直切变也会影响热带气旋的强度，小的环境风垂直切变有利于热带气旋增强，而大的环境风垂直切变则是相反作用。
[0007]另外，热带气旋引起海表面温度下降也会对本身强度起到负反馈的作用。在没有额外的能量输入情况下，热带气旋引起的海表面温度下降超过2.5℃则被认为是不适合自身继续强化的条件。但如果海洋的混合层足够温暖深厚，减弱热带气旋所引起的海表面降温，增加海洋到大气的焓通量，进而有利于热带气旋的增强。由于热带气旋的加强取决于海洋过程中能量的转化，了解热带气旋和中尺度海洋过程之间的相互作用对于提高预测热带气旋强度的准确率很有必要。

技术实现思路

[0008]提供了本专利技术以解决现有技术中存在的上述问题。本专利技术是一种台风快速增强过程中的海气相互作用分析方法，主要研究台风快速增强过程中的海气相互作用，以及探究海气相互作用对于快速增强的影响，对快速增强过程中的海气相互作用进行分析，可加深对于西北太平洋生成的热带气旋快速增强特征的认识。
[0009]本专利技术具体采用如下技术方案：
[0010]一种台风快速增强过程中的海气相互作用分析方法，所述方法包括：
[0011]利用中尺度WRF模式模拟台风生成到登陆的过程，获取模拟的风速、路径、海平面气压随时间演变特征；
[0012]利用热带气旋资料中的中心最低气压对各时刻台风中心位置进行估计，并结合最低层格点最大风速和中心最低气压综合分析热带气旋强度；
[0013]基于实测的海表面温度、海平面高度异常、海表盐度，对台风快速增强过程中的海表面温度、海平面高度异常、海表盐度进行对比分析，获得台风快速增强过程中的海洋内部反应，所述台风快速增强过程为所述热带气旋强度快速增强的过程；
[0014]根据模拟的海平面水平风速，分析台风快速增强过程中海面上大气的运动。
[0015]进一步，所述利用中尺度WRF模式模拟台风快速增强到登陆的过程，获取模拟的风速、路径、海平面气压随时间演变特征，包括：
[0016]选择模拟区域的范围为110
°
～130
°
E，10
°
～30
°
N，采用Mercator投影方式，水平分辨率设置为6km，垂直方向上设置40层，模式顶部设在50hPa；
[0017]设置模拟时间步长为定值，逐小时数据生成模式的初始场，按照预设的时间间隔输出一次模拟结果，得到模拟的风速、路径、海平面气压随时间演变特征。
[0018]进一步，所述基于实测的海表面温度、海平面高度异常、海表盐度，对台风快速增强过程中的海表面温度、海平面高度异常、海表盐度进行对比分析，获得台风快速增强过程
中的海洋内部反应，包括：
[0019]根据模拟和实测的热带气旋强度快速增强过程前后平均海表面温度变化和路径，确定海表面温度与热带气旋强度之间的关系以及海表面温度与路径的关系。
[0020]进一步，所述基于实测的海表面温度、海平面高度异常、海表盐度，对台风快速增强过程中的海表面温度、海平面高度异常、海表盐度进行对比分析，获得台风快速增强过程中的海洋内部反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种台风快速增强过程中的海气相互作用分析方法，其特征在于，所述方法包括：利用中尺度WRF模式模拟台风生成到登陆的过程，获取模拟的风速、路径、海平面气压随时间演变特征；利用热带气旋资料中的中心最低气压对各时刻台风中心位置进行估计，并结合最低层格点最大风速和中心最低气压综合分析热带气旋强度；基于实测的海表面温度、海平面高度异常、海表盐度，对台风快速增强过程中的海表面温度、海平面高度异常、海表盐度进行对比分析，获得台风快速增强过程中的海洋内部反应，所述台风快速增强过程为所述热带气旋强度快速增强的过程；根据模拟的海平面水平风速，分析台风快速增强过程中海面上大气的运动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用中尺度WRF模式模拟台风快速增强到登陆的过程，获取模拟的风速、路径、海平面气压随时间演变特征，包括：选择模拟区域的范围为110
°
～130
°
E，10
°
～30
°
N，采用Mercator投影方式，水平分辨率设置为6km，垂直方向上设置40层，模式顶部设在50hPa；设置模拟时间步长为定值，逐小时数据生成模式的初始场，按照预设的时间间隔输出一次模拟结果，得到模拟的风速、路径、海平面气压随时间演变特征。3.根据权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：常舒捷，陈鹏，景国乐，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：