基于衛(wèi)星云圖與微波散射計(jì)的臺(tái)風(fēng)中心定位研究.pdf

1、臺(tái)風(fēng)是生成在熱帶洋面上強(qiáng)烈的大氣渦旋，在衛(wèi)星云圖和微波散射計(jì)風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)中都能表現(xiàn)出有組織的氣旋。我國(guó)東南沿海地區(qū)緊鄰西北太平洋，是世界上遭受臺(tái)風(fēng)影響最嚴(yán)重的地區(qū)之一。準(zhǔn)確的臺(tái)風(fēng)中心定位對(duì)于有效監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)具有重要意義。然而由于臺(tái)風(fēng)形態(tài)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的復(fù)雜性，目前對(duì)臺(tái)風(fēng)中心定位仍處于研究和探索階段。
　　在國(guó)內(nèi)外已有研究基礎(chǔ)上，本文嘗試運(yùn)用衛(wèi)星云圖和微波散射計(jì)數(shù)據(jù)，開(kāi)展臺(tái)風(fēng)中心定位及相關(guān)問(wèn)題研究，具體內(nèi)容如下：
　　1．基于FY

2、-2衛(wèi)星的可見(jiàn)光、紅外云圖和HY-2衛(wèi)星的微波散射計(jì)風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)臺(tái)風(fēng)中心定位方法進(jìn)行研究分析。提出基于FY-2衛(wèi)星云圖的“螺旋-環(huán)中心”臺(tái)風(fēng)中心定位方法，HY-2衛(wèi)星微波散射計(jì)的“區(qū)域風(fēng)速法”和“區(qū)域風(fēng)向法”臺(tái)風(fēng)中心定位方法。選取具體臺(tái)風(fēng)案例進(jìn)行應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，并將結(jié)果與中國(guó)氣象局（National Meteorological Administration,CMA）、日本氣象廳（Japan Meteorological Agency,JMA

3、）和美國(guó)聯(lián)合臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心（Joint Typhoon Warning Center,JTWC）的最優(yōu)路徑數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，并選擇最大圓距離法（單位：km，后文所涉及的單位均為km）進(jìn)行精度評(píng)價(jià)，結(jié)果如下：
　　臺(tái)風(fēng)“燦鴻”HY-2衛(wèi)星微波散射計(jì)臺(tái)風(fēng)中心定位及監(jiān)測(cè)路徑與CMA、JMA、JTWC的最大圓距離分別為63.45、55.61、65.66，其標(biāo)準(zhǔn)差分別為31.74、48.54、55.56；臺(tái)風(fēng)“蘇迪羅”HY-2衛(wèi)星微波散射計(jì)臺(tái)

4、風(fēng)中心定位及監(jiān)測(cè)路徑與CMA、JMA、JTWC的最大圓距離分別為47.29、53.45、59.87，其標(biāo)準(zhǔn)差分別為73.93、89.77、91.17；臺(tái)風(fēng)“杜鵑”HY-2衛(wèi)星微波散射計(jì)臺(tái)風(fēng)中心定位及監(jiān)測(cè)路徑與CMA、JMA、JTWC的最大圓距離分別為60.78、45.66、57.88，其標(biāo)準(zhǔn)差分別為44.37、41.71、58.69。
　　2．在上述不同臺(tái)風(fēng)中心定位方法的基礎(chǔ)上，利用線性與非線性的回歸方法，通過(guò)自變量與因變量的最優(yōu)

5、擬合，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)分析，總結(jié)出FY-2衛(wèi)星云圖與HY-2衛(wèi)星微波散射計(jì)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，尋求最優(yōu)分段擬合函數(shù)，建立基于FY-2衛(wèi)星云圖與HY-2衛(wèi)星微波散射計(jì)風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)之間的數(shù)學(xué)模型，最終得到擬合數(shù)據(jù)。在沒(méi)有HY-2衛(wèi)星微波散射計(jì)數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)期間，用該數(shù)據(jù)對(duì)臺(tái)風(fēng)進(jìn)行中心定位，并進(jìn)行精度驗(yàn)證。結(jié)果表明，擬合后的產(chǎn)品能夠有效替代HY-2衛(wèi)星散射計(jì)數(shù)據(jù)缺失情形下的海面風(fēng)場(chǎng)，從而確定臺(tái)風(fēng)中心，結(jié)果如下：
　　臺(tái)風(fēng)“燦鴻”與CMA、JMA、

6、JTWC的最大圓距離比微波散射計(jì)臺(tái)風(fēng)中心定位及監(jiān)測(cè)路徑分別提高了9.86、0.91、9.07；臺(tái)風(fēng)“蘇迪羅”與CMA、JMA、JTWC的最大圓距離比微波散射計(jì)臺(tái)風(fēng)中心定位及監(jiān)測(cè)路徑分別提高了0.59、5.16、9.28；臺(tái)風(fēng)“杜鵑”與CMA、JMA、JTWC的最大圓距離比微波散射計(jì)臺(tái)風(fēng)中心定位及監(jiān)測(cè)路徑分別提高了4.38、0.91、6.82。
　　以上研究表明，本文建立的基于FY-2衛(wèi)星云圖與HY-2衛(wèi)星微波散射計(jì)的擬合方法及其產(chǎn)