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科研进展:西北太平洋及南海热带气旋尺度精细化数据集研发完成并发布

  • 发布日期: 2022-11-02
  • 热带气旋(Tropical CycloneTC)尺度(TC破坏性风力范围的大小,常定义为TC近地面8级风半径或最外围闭合等压线半径)信息对于防灾减灾战略至关重要,但由于观测的局限性,来自远海的TC尺度数据非常有限,不能满足学科研究或业务预报的需求。在西北太平洋(含南海)地区的TC最佳路径资料中,仅东京区域气象中心(Regional Specialized Meteorological Center, RSMC)TC特征风圈的长短轴描述;美国海军联合警报中心(Joint Typhoon Warning Center, JWTC)2001年起发布TC分象限特征风圈半径;而中国气象局截至目前为止仅国家气象中心发布实时TC特征大风半径分析报,在最佳路径资料中仍缺乏大风半径相关信息。直接观测手段的缺乏使得具有高时空分辨率及广时空覆盖范围的卫星资料成为开展TC尺度识别及特征分析的首选资料。


    针对此问题,上海台风研究所鲁小琴研究员等研发出相关资料数据集,并在国际一流学术期刊《JOURNAL OF THE METEOROLOGICAL SOCIETY OF JAPAN》上发表了成果。

    研究使用高时空分辨率的静止气象卫星红外通道观测基于多种机器学习算法开展了针对西北太平洋TC的尺度参数识别研究。其中TC尺度参数包括最大风半径(RMW),分象限(东北,东南,西南和西北)34-kt, 50-kt64-kt(R34R50 R64)近地面大风半径。通过对不同算法及多种输入方案构建的模型的训练和独立样本评估,针对RMWR34提出了优化的支持向量机估算模型,而针对R50R64建立了广义回归神经网络估算模型()



    图 模型优化前后估算精准度的比较 (a是R34, b是R50, c是R64.)

    基于上述模型,使用HURSAT-B1(1981–2016)FY-2G (2017–2019) 红外通道观测,构建了1981-201940年西北太平洋地区热带风暴(Tropical StormTS)强度级别以上940TC的尺度参数数据集,包含RMW及分4象限R34R50R64。针对构建数据集,分别使用历史飞机观测(1981-1987)/联合台风警报中心(JTWC)最佳路径数据(2017-2019)进行独立样本检验,证明了其有较好的精度。

    总体而言,本工作提出的台风尺度估算模型及据此构建的数据集的表现令人满意。由于20世纪80年代末西北太平洋中TC飞机观测停止,该套TC尺度数据集能够实现对西北太平洋近40TC大风尺度结构的完整描述,可为开展长时间序列的TC风场结构研究及数值模式初始化等提供参考,并为各行各业的防台减灾工作提供数据支撑。未来台风所将继续针对包括海上台风风圈结构等关键问题,展开持续深入研究。


    西北太平洋(含南海)热带气旋尺度数据集(1981-2020)近期将于中国气象局热带气旋资料中心(https://tcdata.typhoon.org.cn/)发布。



    论文信息:

    Lu, X., W.-k. Wong, H. Yu, and X. Yang, 2022: Tropical cyclone size identification over the western North Pacific using support vector machine and general regression neural network. J. Meteor. Soc. Japan, 100, 000-000, doi:10.2151/jmsj.2022-048.


    原文链接:

    https://doi.10.2151/jmsj.2022-048 




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