台风涡旋追踪技术的研究论文

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1、台风涡旋追踪技术的研究论文台风涡旋追踪技术的研究完成人：陈智胡冬琴指导教员：程小平项冃类型：论文类单位：气象学院学员旅二队台风涡旋追踪技术的研究摘耍：本文深入研究了GFDL发展的涡旋追踪技术方案，科学合理地选取了不同高度上的相对涡度、风速等物理量作为相关因了，建立了一种考虑多层次、多变量信息的涡旋追踪技术。利用分辨率为1°Xl°的NCEP全球再分析资料，对2009年台风莫拉克进行了追踪。利用搜索算法，经过反复迭代，计算岀台风的最佳路径估计。作出台风路径预报后，与中国气象局上海台风所台风最佳路径数拯集进彳亍比较，结果表明设计的

2、台风涡旋追踪技术获得的台风路径更加接近观测路径。关键词：涡旋追踪；搜索算法；台风路径预报1.引言台风是发工在热带海洋上的一种很强的暖心型气旋性涡旋，其过境时讯伴随狂风暴雨，是一种灾害性天气系统［1］［2］。掌握台风的发生发展规律及其活动规律，对作好气象保障服务工作至关重要［3］。当前，数值预报模式逐渐成为台风研究和业务预报的重要手段［6］。随着数值模式技术的口趋进步，以及对热带气旋动力学理论认识的深入，数值模式已经能够模拟出比较真实的台风结构，进而大大提高了台风预报技术水平。対于台风的预报，lit界各个气象业务部分都是主要关

3、注台风的路径和强度，如图1,就是中国气象局发布的2009年第8号台风（莫拉克）预报结果路径图，黑色表示台风最佳路径集（來源于中国气彖局上海台风所CMA-STI）,彩色线为屮国气象局官方发布的台风路径。因此，评估台风数值预报模式性能的一个垂要指标就是台风路径和强度等，那么如何对数值预报产品中，对台风的中心位置进行客观、科学的确定，是十分重要，而且十分有意义的［9］。2002年，GFDL发展了一种涡旋追踪技术，该方法利用模式预报产甜中不同高度的物理量作为参数客观、定量地求取台风中心位置、强度等信息。这种方法稳定、町靠，同样适用于

4、对弱风暴位置的估计，已经在NCEP美国国家环境预报中心实现业务运行。本文在GFDL方法的基础上，设计了一•种台风涡旋方法，并利用NCEP再分析资料对2009年莫拉克台风进行了试验，对比了根据几种不同物1理量的获得的台风中心位置。图12009年第8号台风（莫拉克）最佳路径和中国气象局预报结果路径图如图所示，黑色表示台风最佳路径集(來源于屮国气象局上海台风所Q1A-STI),彩色线为中国气象局官方发布的台风路径。2.台风涡旋追踪技术2.1.涡旋追踪的FI的数值模式能够提供大量的不同高度、不同类型的变量，包含动量、温度、密度、水汽

5、和通量等物理量。通过对比低层环流形势和不同高度的天气图，我们经常会发现台风的中心位置会发生很人的变化，尤其是对于新生成或向斜压性变化的台风，这种屮心位置的偏移幅度更人。这就耍求涡旋追踪技术必须能够客观分析模式输出资料，从而得到台风中心位置的最佳估计。2.2.设计涡旋追踪方案的关键点设计涡旋追踪方案时，有儿个基木点是必须考虑的：第一，明确定位某一区域最值的方法。众多的方法中，最简单-的就是单纯地遍历该区域数值大小，挑选出取得最值的网格点。但是，这种方法将最值固定在一个固定的网格点上。事实上，在网格间距较大的模型中，最值点不一圧

6、在网格点上，很可能位于网格点间。我们将这些数据插值到一个分辨率更高的方案中。此外，当两个相邻的点具有同一值时，涡旋追踪方案如何作出选择的问题。GFDL的涡旋追踪方案引入了Banws方程，在一定程度上缓解这两个问题。第二，需要寻求一个平衡状态，一方而使方案足够灵敏，能预测微弱的台风；另一方面，过于灵敏会导致会追踪过长，其至追踪微弱的即将消亡的台风。设计2涡旋追踪常需几次检验，且通过可变的阈值大小进行调整。2.3搜索算法：为了找到一个给定变量的最大值或最小值，我们引入了网格点Barnes方程，采用单通道法，首先给泄一个台风中心的

7、初猜值(可來口于上一时次国家气象局台风中心发布的台风位置)。对于任意一个给定的变量F,Barnes方程B,给定点g,则Barnes方稈可表示为如下形式：B(n)=w(n)F(n)nINw(n)nIN(2.2.1)其中，权重函数w定义如下:w(n)e(dn2re2）（2.2.2）dn是从一个数据点n到网格点g的距离，re是指数递减半径。即为权重函数减小为原來的时的距离，且这个值的人小是叮以调节的。U前，人多数地区和全球模式的网格都将输出文件的网格间距设置为0.1。到1.25°之间。此时，re75km。当网格间距大于1.25°时

8、，我们通常取re150km。当网格间距小于0.1°时，取re60km。选取网格间距时，一方面，我们应选取足够多的点，使得这些点具冇良好的区域代表性；另一方而，过多的点对能导致我们难以区分一个点和其相邻点的值。而在二者Z间寻求一个平衡点，正是关键所在。鉴于此，木文屮我们将网格间距设置为1°,