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基于卫星资料进行热带气旋强度客观估算

鲁小琴 雷小途 余晖 赵兵科

鲁小琴, 雷小途, 余晖, 等. 基于卫星资料进行热带气旋强度客观估算. 应用气象学报, 2014, 25(1): 52-58..
引用本文: 鲁小琴, 雷小途, 余晖, 等. 基于卫星资料进行热带气旋强度客观估算. 应用气象学报, 2014, 25(1): 52-58.
Lu Xiaoqin, Lei Xiaotu, Yu Hui, et al. An objective TC intensity estimation method based on satellite data. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(1): 52-58.
Citation: Lu Xiaoqin, Lei Xiaotu, Yu Hui, et al. An objective TC intensity estimation method based on satellite data. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(1): 52-58.

基于卫星资料进行热带气旋强度客观估算

资助项目: 

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201006008

国家自然科学基金项目 40921160381

国家重点基础研究发展计划项目 2009CB421501

详细信息
    通信作者:

    鲁小琴, email: luxq@mail.typhoon.gov.cn

An Objective TC Intensity Estimation Method Based on Satellite Data

  • 摘要: 利用日本MTSAT (multi-functional transport satellite) 红外亮温资料,提取热带气旋云团中云顶较高、对流较旺盛的深对流信息,根据提取的对流核数量、对流核距热带气旋中心距离、对流核亮温极值等信息表征热带气旋强弱,初步建立了热带气旋强度估测模型;并根据该估算模型的误差分布对强度 (用最大风速表示) 大于40 m·s-1和小于18 m·s-1的样本结果进行了线性修正,修正后的结果与中国气象局《热带气旋年鉴》热带气旋最佳路径资料比较得到非独立样本和独立样本的强度平均绝对误差分别为5.5 m·s-1和5.9 m·s-1, 均方根误差分别为6.9 m·s-1和7.7 m·s-1;对于热带低压、强台风及以上的估计平均绝对误差分别降至4.9,4.7 m·s-1,准确度较好。试验表明:利用热带气旋云团中的对流核数量、分布、冷暖与其强度建立的统计关系模型是可行的,该算法的估算精度与Dvorak方法、AMSU (advanced microwave sounding unit) 定强算法相当。
  • 图  1  热带气旋强度和估算误差绝对值的关系

    (a) 全部样本, (b)Vmax>40 m·s-1,(c)Vmax < 18 m·s-1

    Fig. 1  The relation between tropical cyclone intensity and the absolute errors of tropical cyclone intensity estimation

    (a) all samples, (b)Vmax>40 m·s-1, (c)Vmax < 18 m·s-1

    表  1  不同区域内对流核属性与热带气旋强度相关系数

    Table  1  Correlation coefficients between convective core information and tropical cyclone intensity in different areas

    对流核因子 100 km 135 km 200 km 300 km 400 km 500 km
    CLON 0.074 0.053 0.051 0.046 0.043 0.041
    CLAT 0.144 0.128 0.113 0.098 0.091 0.085
    Dmin -0.095 -0.111 -0.133 -0.144 -0.133 -0.139
    Dmax 0.244 0.191 0.178 0.110 0.051 0.019
    Tmin -0.241 -0.197 -0.172 -0.141 -0.123 -0.119
    Tmax -0.433 -0.488 -0.468 -0.352 -0.222 -0.106
    N 0.483 0.535 0.533 0.493 0.436 0.374
    Tmean -0.017 -0.334 -0.303 -0.243 -0.210 0.201
    Dmean 0.047 -0.015 -0.146 -0.210 -0.227 -0.264
    Tdif -0.053 -0.268 -0.132 0.000 0.056 0.091
    Tindex -0.271 -0.471 -0.456 -0.361 -0.282 -0.232
    Dindex 0.147 0.143 0.055 -0.023 -0.076 -0.115
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    表  2  热带气旋强度估算误差

    Table  2  Tropical cyclone intensity estimation errors

    统计量 非独立样本 独立样本
    平均绝对误差/(m·s-1) 7.3 7.4
    均方根误差/(m·s-1) 9.2 9.6
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    表  3  不同强度级别热带气旋强度估算误差

    Table  3  The maximum sustained wind speed estimation errors in different intensity groups

    样本类型 热带气旋强度分级 样本量 平均绝对误差/(m·s-1) 均方根误差/(m·s-1)
    独立样本 热带低压 91 7.2 9.2
    热带风暴 118 5.7 7.3
    强热带风暴 76 5.3 6.4
    台风 72 5.7 7.0
    强台风 29 15.0 16.0
    超强台风 20 21.7 22.7
    非独立样本 热带低压 574 7.0 8.7
    热带风暴 308 5.1 6.7
    强热带风暴 209 5.7 6.8
    台风 250 7.6 9.3
    强台风 115 13.3 14.5
    超强台风 37 18.6 19.3
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    表  4  修正后的热带气旋强度估算误差

    Table  4  The modified tropical cyclone intensity estimation errors

    统计量 非独立样本 独立样本
    平均绝对误差/(m·s-1) 5.5 5.9
    均方根误差/(m·s-1) 6.9 7.7
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-04-24
  • 修回日期:  2013-09-23
  • 刊出日期:  2014-01-31

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