基于PWV到达时间差估计台风运动状态的四参数模型

作     者：何琦敏 张克非 李黎 连达军 赵伟 陈国栋 富尔江 王瑞 HE Qimin;ZHANG Kefei;LI Li;LIAN Dajun;ZHAO Wei;CHEN Guodong;FU Erjiang;WANG Rui

作者机构：苏州科技大学地理科学与测绘工程学院江苏苏州215009 苏州科技大学苏州市空间信息智能技术与应用重点实验室江苏苏州215009 苏州博何智能信息科技有限公司江苏苏州215101 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 北星空间信息技术研究院(南京)有限公司江苏南京211800 赣南科技学院资源与建筑工程学院江西赣州341001 

出 版 物：《测绘学报》 (Acta Geodaetica et Cartographica Sinica)

年 卷 期：2024年第53卷第11期

页      面：2125-2137页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081601[工学-大地测量学与测量工程] 0816[工学-测绘科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(42361134583,42274021,52364018) 江苏省高等学校自然科学研究项目(24KJB170020) 江苏省科技计划(BZ2022018,BK20230660) 江苏省双创人才项目(JSSCRC2022281) 苏州科技大学自然科学基金(XKQ2021006) 

主　　题：台风监测 ERA5 PWV到达时间差 GNSS 探空站 

摘      要：台风是一种严重影响人类生产和活动的灾害性天气,台风状态的有效监测对保障人类生命安全和减少财产损失具有重要意义。水汽是台风发展的主要原动力,本文提出了一种基于大气可降水量(PWV)到达时间差估计台风运动状态的四参数模型,该模型需要台风路径附近多个站点的PWV时间序列作为输入,台风的初始线速度、初始方向角、线加速度和角速度作为输出,进而可推算路径方向上任意时刻的台风线速度和方向角参数。以2019年中国区域“利奇马和“白鹿台风作为研究案例,首先,利用中国区域的全球导航卫星系统地面监测站和探空站反演的PWV产品,对用于估计台风运动状态的欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料得到的PWV产品进行精度评估;然后,分析了台风期间PWV空间分布和时间序列特征,研究了台风和水汽的移动趋势及其关系;最后,以中国气象局和浙江政务服务网提供的台风产品作为参考,对基于PWV到达时间差的四参数模型估计的“利奇马和“白鹿台风线速度和方向角进行了评估。评估结果显示,与中国气象局台风产品对比,本文模型估计的台风线速度和方向角平均Bias、RMSE、STD分别为0.25、6.39、6.38km/h和4.68°、21.59°、20.83°;与浙江政务服务网台风产品对比,本文模型估计的台风线速度平均Bias、RMSE、STD分别为2.23、5.41、4.27km/h。上述结果表明,基于PWV到达时间差的四参数模型能够反映台风的水汽运移规律,为监测台风活动提供一种补充方法。