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嵌套高分辨率网格对我国东南沿海登陆台风模拟的影响

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东华大学学报（自然科学版） 2024年第2期50卷 181-189页

作者：邬贤文陈勇航魏煜郑运霞孙琳琳马骁骏辛渝赵兵科刘海晨李金乐李纤宁东华大学环境科学与工程学院上海中国气象局上海台风研究所上海复旦大学大气与海洋科学系上海中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐中山大学海洋工程与技术学院广东珠海

嵌套高分辨率网格对台风模拟有十分重要的影响。基于COAWST(coupled ocean atmosphere wave sediment transport)模式,针对登陆广东、海南的11个台风,设计了2组模拟方案。一组是在9 km分辨率下嵌套3 km分辨率网格,另一组是采用单层9 km... 详细信息

嵌套高分辨率网格对台风模拟有十分重要的影响。基于COAWST(coupled ocean atmosphere wave sediment transport)模式,针对登陆广东、海南的11个台风,设计了2组模拟方案。一组是在9 km分辨率下嵌套3 km分辨率网格,另一组是采用单层9 km分辨率网格。将模拟结果与中国气象局热带气旋资料中心发布的最佳路径数据进行对比,以探讨嵌套高分辨率网格是否可以提高台风模拟的准确性。从台风路径的模拟结果来看,在9 km分辨率下嵌套3 km分辨率网格对台风路径模拟的误差较小,而单层9 km分辨率网格模拟的台风路径误差较大。通过对比两组方案模拟的台风路径、强度和结构,在模拟区域中使用嵌套高分辨率网格方案的模拟准确性有所提高。两种方案模拟的风场以及副热带高压十分接近。相比于单层网格,嵌套了高分辨率网格方案模拟的台风路径、强度误差更小,台风眼更小,位涡更强。

关键词：高分辨率网格台风模拟 COAWST模式台风路径台风强度台风结构

TCFM技术的卫星导风数据在台风模拟中的应用初探

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遥感学报 2009年第3期13卷 508-521页

作者：王振会杨艳蓉肖稳安河惠卿李峰气象灾害省部共建教育部重点实验室南京信息工程大学江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 南京林业大学森林资源与环境学院江苏南京210037

利用傅里叶相位分析方法与最大相关法结合的云导风技术TCFM(Technique based on combination of Fourier phase analysis and maximum correlation),对2005-08-05的强热带风暴"麦莎"天气过程中静止气象卫星得到的30min间隔云图时间序列进行导风计算,并将导风结果应用于中尺度数值模式ARPS(The Advanced Regional Prediction System),结合其资料分析系统ADAS(ARPS Data Analysis System),对台风"麦莎"登陆前的过程进行模拟。尽管洋面上常规资料稀缺,但卫星导风数据的同化使用结果表明,TCFM技术得到的导风资料能够显著改善台风眼壁东部区域的垂直气流活动,使台风螺旋雨带更加明显,符合实际。

关键词： TCFM导风技术云风矢量资料同化台风模拟

ATOVS不同卫星资料在台风模拟中的同化试验研究

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热带气象学报 2012年第2期28卷 157-166页

作者：李兴武董海萍郭卫东高太长解放军理工大学气象学院中国人民解放军95026部队空军气象中心

利用美国国家大气研究中心(NCAR)开发的中尺度模式WRF(ARW)V3.2及其三维变分同化系统WRF-3DVAR,以1011号超强台风"凡亚比"为个例,采用连续循环同化的方法对ATOVS卫星资料进行同化试验,探讨了同化ATOVS不同卫星资料对"凡亚比"模拟的影响... 详细信息

利用美国国家大气研究中心(NCAR)开发的中尺度模式WRF(ARW)V3.2及其三维变分同化系统WRF-3DVAR,以1011号超强台风"凡亚比"为个例,采用连续循环同化的方法对ATOVS卫星资料进行同化试验,探讨了同化ATOVS不同卫星资料对"凡亚比"模拟的影响。结果表明,强度影响方面:同化ATOVS不同资料均可有效改善台风强度,台风中心海平面气压平均偏差从42 hPa下降到18 hPa,但不同资料间的差异并不显著,平均在6 hPa以内,这表明仅同化ATOVS资料对台风强度的改善相对有限。路径影响方面:(1)不同卫星的同一种传感器资料效果略有不同,同化NOAA-18和NOAA-15的AMSU-A资料效果较好,NOAA-16的AMSU-A效果较差;同化NOAA-15和NOAA-16的AMSU-B资料效果相当,且均优于AMSU-A资料。(2)同一颗卫星不同传感器资料的差异较大,同化AMSU-B资料的改善较为明显,HIRS-3次之,AMSU-A较差,而同时同化不同资料并没有带来更为明显的改善。(3)同时同化多颗卫星ATOVS资料的试验表明,将多种资料引入到同化系统的同时,也带来相应的累积误差,因而仅同化一颗卫星可能比同时同化两颗或三颗卫星ATOVS资料的效果要好。

关键词：数值天气预报台风模拟连续循环同化 ATVOS卫星资料对比试验

海洋2B卫星和中法海洋卫星散射计海面风资料在台风“米娜”模拟中的一次应用

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海洋预报 2022年第3期39卷 75-82页

作者：刘晓燕陈莉邢建勇高元勇崔利民国家海洋环境预报中心北京100081 国家卫星海洋应用中心北京100081

以台风“米娜”(201918)为试验对象,利用WRF模式及其3DVAR同化系统对海洋2B卫星和中法海洋卫星散射计海面风资料分别和同时进行同化,设计3组同化试验,对照控制试验,分析了同化不同卫星散射计海面风资料对台风模拟的影响。试验结果表明:... 详细信息

以台风“米娜”(201918)为试验对象,利用WRF模式及其3DVAR同化系统对海洋2B卫星和中法海洋卫星散射计海面风资料分别和同时进行同化,设计3组同化试验,对照控制试验,分析了同化不同卫星散射计海面风资料对台风模拟的影响。试验结果表明:对于台风路径模拟,3种同化方案的结果均有较明显的改善;对于台风强度模拟,3种同化方案的效果均不明显。

关键词： WRF模式 3DVAR 台风模拟海洋2B卫星中法海洋卫星散射计海面风

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基于实测风特性的台风模拟研究

沈阳理工大学学报 2019年第5期38卷 89-94页

作者：杨素珍漳州职业技术学院机械工程学院

提出一种结合修正Davenport模型和FFT改进型谐波合成法的台风时程模拟方法。首先,对标准Davenport模型进行系数修正,利用特定地区实测风速值和非线性最小二乘法,建立修正Davenport模型。然后,基于修正Davenport模型和快速FFT改进后的谐... 详细信息

提出一种结合修正Davenport模型和FFT改进型谐波合成法的台风时程模拟方法。首先,对标准Davenport模型进行系数修正,利用特定地区实测风速值和非线性最小二乘法,建立修正Davenport模型。然后,基于修正Davenport模型和快速FFT改进后的谐波合成法进行台风时程模拟。实验表明,该方法提高了功率谱模型与实测风功率谱的吻合度,保证模拟的风速时程谱更好地反映实测风所在地区的风特性,并利用快速FFT较好地改善算法计算效率低的不足。

关键词：台风模拟实测风特性谐波合成法功率谱

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架空输电线路非平稳台风风场数值模拟与验证

科学技术与工程 2024年第13期24卷 5406-5414页

作者：汪峰王鑫刘章军黄金山三峡大学防灾减灾湖北省重点实验室宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院宜昌443002 武汉工程大学土木工程与建筑学院武汉430074

为了实现架空输电线路非平稳台风风场模拟,考虑非平稳脉动风场的紊流强度和阵风因子特性及其影响,提出了一种架空输电线路非平稳台风风场的模拟方法。首先利用Spline插值方法生成时变平均风速,采用更新时变平均风速的谐波合成法模拟脉... 详细信息

为了实现架空输电线路非平稳台风风场模拟,考虑非平稳脉动风场的紊流强度和阵风因子特性及其影响,提出了一种架空输电线路非平稳台风风场的模拟方法。首先利用Spline插值方法生成时变平均风速,采用更新时变平均风速的谐波合成法模拟脉动风速,然后基于三向风谱功率密度函数,构建了台风风场的时变功率谱,计入风场空间上的相关性,获取了调制进化功率谱,并与模拟台风功率谱比较;最后以沿海500 kV架空输电线路为例,验证了台风模拟方法的合理性。研究结果表明:随着基本时距的增加,台风的非平稳因素所占比重越大;所提出的输电线路非平稳台风模拟方法合理有效。

关键词：输电线路台风模拟非平稳进化谱

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台风非平稳特性分析及全桥风场模拟

长安大学学报（自然科学版） 2022年第6期42卷 66-76页

作者：郝键铭冯宇苏权科韩万水长安大学公路学院陕西西安710064 港珠澳大桥管理局广东珠海519015

为了实现基于数据驱动的跨海桥梁非平稳台风风场模拟,采用基于离散小波变换(DWT)的非平稳风速模型提取台风时变平均风速,并分析比较了采用平稳模型和非平稳模型获得的平均风及脉动风特性,强调了台风显著的非平稳特性;采用小波包变换(WPT... 详细信息

为了实现基于数据驱动的跨海桥梁非平稳台风风场模拟,采用基于离散小波变换(DWT)的非平稳风速模型提取台风时变平均风速,并分析比较了采用平稳模型和非平稳模型获得的平均风及脉动风特性,强调了台风显著的非平稳特性;采用小波包变换(WPT)和Hilbert变换提取非平稳信号的瞬时信息,通过逆变换实现单点非平稳风速信号模拟;基于时频相干函数建立空间多尺度相关系数矩阵,通过相关系数矩阵Cholesky分解建立频率载体函数的空间相关性,实现多点非平稳风速时程模拟,并应用于某跨海斜拉桥全桥非平稳风场模拟。研究结果表明:采用平稳和非平稳模型计算的脉动风特征参数具有一定差异性,这种差异性随着基本时距的减小逐渐减小;Hilbert谱可以直观展现台风风速能量的时频分布特征,刻画非平稳脉动风瞬时特征;某跨海斜拉桥全桥非平稳风场模拟结果与实测值的Hilbert谱、Arias强度、Rényi熵、分形维数吻合较好,与目标空间相关系数吻合较好,验证了模拟结果的可靠性。

关键词：桥梁工程台风模拟 Hilbert变换小波包变换非平稳跨海桥梁

雷达资料同化对2015年台风彩虹数值模拟改进

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应用气象学报 2017年第4期28卷 399-413页

作者：冯佳宁端义宏徐晶张兴海胡皓中国气象科学研究院灾害性天气国家重点实验室北京100081

基于WRF中尺度模式,采用集合卡尔曼滤波方法同化中国岸基多普勒天气雷达径向速度资料,对2015年登陆台风彩虹(1522)进行数值试验。从台风强度、路径、结构等方面验证了同化效果,并对不同区域雷达观测资料的同化敏感性进行讨论。试验结果... 详细信息

基于WRF中尺度模式,采用集合卡尔曼滤波方法同化中国岸基多普勒天气雷达径向速度资料,对2015年登陆台风彩虹(1522)进行数值试验。从台风强度、路径、结构等方面验证了同化效果,并对不同区域雷达观测资料的同化敏感性进行讨论。试验结果表明:在同化窗内同化分析场台风位置误差相比未同化平均减小15 km,最多时刻减小38 km,同化资料时次越多,确定性预报路径误差越小。同化雷达资料后较好地反映出台风彩虹(1 522)近海加强过程,台风中心最低气压同化分析和预报误差相比未同化最大减小超过25 hPa,台风眼的尺度、眼墙处对流非对称结构相比未同化与观测更加接近。试验还表明:台风内核100 km范围内的雷达观测对同化效果影响最大,仅同化这部分资料(约占总量的20%)各方面效果与同化全部资料相近,而仅同化100 km以外资料效果明显不及同化所有资料。仅同化台风内核雷达观测资料可以在不影响同化效果的前提下,使集合同化计算机时减小为原来的1/3,该策略可为台风实际业务预报提供一定参考。

关键词：台风模拟资料同化集合卡尔曼滤波雷达资料

应用ATOVS资料和非对称Bogus资料对登陆台风韦帕的4DVAR数值模拟分析

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气象 2010年第5期36卷 13-20页

作者：袁炳费建芳王云峰卢强解放军理工大学气象学院南京211101

前人研究中BDA方法采用的轴对称Bogus台风不能反映个别台风具体特征并弃掉了背景场的合理成分,也没有考虑大环境场的影响及湿热要素的同化。因此,提出一种充分融合分析场信息和实际观测信息并考虑副高影响的精细非对称台风Bogus方法,并... 详细信息

前人研究中BDA方法采用的轴对称Bogus台风不能反映个别台风具体特征并弃掉了背景场的合理成分,也没有考虑大环境场的影响及湿热要素的同化。因此,提出一种充分融合分析场信息和实际观测信息并考虑副高影响的精细非对称台风Bogus方法,并在MM5的伴随同化系统中引入快速辐射传输模式RTTOV8,通过四维变分同化(4DVAR)技术,加入海面风场和气压场Bogus资料及多颗卫星多条轨道上的ATOVS红外和微波卫星辐射亮温资料并考虑Noah陆面过程方案来对登陆台风韦帕进行数值模拟,结果表明,单独同化海面Bogus资料的BDA方案可间接产生初始场非对称三维环流结构和暖心结构,但对湿度场及台风周围大环境场的调整不足,台风登陆后的路径预报改善也不明显;引入陆面过程方案弥补了Bogus资料对台风登陆后路径预报的不足;加入ATOVS资料能对湿度场及台风周围环境场做出调整,重构了大量中尺度结构信息,取得更为精细的初始台风环流和温压湿场结构,保持BDA方案路径及强度预报的优势的同时,使预报的降水强度增加,降水落区发生改变。

关键词：数值天气预报台风初值化 4DVAR 非对称台风 ATOVS资料台风模拟