CN111931433B - 一种判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法 - Google Patents

一种判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111931433B
CN111931433B CN202010790739.2A CN202010790739A CN111931433B CN 111931433 B CN111931433 B CN 111931433B CN 202010790739 A CN202010790739 A CN 202010790739A CN 111931433 B CN111931433 B CN 111931433B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tropical cyclone
influence
tropical
data
formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010790739.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111931433A (zh
Inventor
吕海滨
刘昱君
邢雪婷
葛芯恒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Ocean University
Original Assignee
Jiangsu Ocean University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Ocean University filed Critical Jiangsu Ocean University
Priority to CN202010790739.2A priority Critical patent/CN111931433B/zh
Publication of CN111931433A publication Critical patent/CN111931433A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111931433B publication Critical patent/CN111931433B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/28—Design optimisation, verification or simulation using fluid dynamics, e.g. using Navier-Stokes equations or computational fluid dynamics [CFD]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/08—Fluids
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法，属于热带气旋评估方法。该方法步骤包括获取热带气旋路径跟踪数据；获取热带气旋过境期间的海水混合层深度资料；提取所需要的热带气旋移动的时间变化数据、经纬度坐标数据、最大风速半径和最大持续风速数据；根据公式计算科氏参数；计算热带气旋的移动速度；利用判定公式计算热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数COI；分析计算结果，评估热带气旋对上层海洋影响的动力强度。本发明考虑了更丰富、准确的影响因子，使计算结果具有更高的准确度与实际意义；并且本发明具有普适性，能够适用于不同海域，为热带气旋对海洋的影响研究提供便利。

Description

一种判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法
技术领域
本发明涉及气象领域中的热带气旋评估方法，具体是一种判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法。
背景技术
热带气旋(Tropical Cyclone，TC)是发生在热带海洋上具有强大破坏力的灾害性天气系统，常常会带来狂风、暴雨和风暴潮，这些灾害给人类的生命安全和财产安全带来了巨大的威胁；热带气旋对上层海洋的影响强度主要受到热带气旋本身的强度、移动速度，过境海域混合层深度的差异以及科氏力的大小等因素的影响，但目前国内外学者对热带气旋对过境区域的影响强度分析主要是针对某几个现象的单独详细阐述，综合的对各影响因素进行定量评价的指标并不多见且不够完善。
Huang在2016年提出了一个台风对海洋的影响参数公式：
Figure BDA0002623652570000011
式中，其中t1，t2为台风经过研究区域期间的起、止时间，We表示台风过境研究区域所产生的平均埃克曼抽吸的大小，MLD为台风经过前混合层的深度，C 是台风对海洋的影响参数，该参数越大说明台风对海洋的影响强度越大；
Huang所提出的台风对海洋影响强度的公式，主要引入了一个由风应力所产生的埃克曼抽吸We变量作为衡量台风对海洋影响强度的标准。然而We的大小除了受风的影响之外，也受不同的海域复杂的海况条件影响，所以用该指标判定台风对上层海洋影响的强度是不够准确的。
发明内容
本发明所要解决的而技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种准确具体、全面完善的判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法。
本发明所要解决的技术问题是通过一下技术方案来实现的，本发明是一种判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法，其特点是：包括如下步骤，
(1)获取热带气旋路径跟踪数据；
(2)获取热带气旋过境期间的海水混合层深度资料；
(3)从热带气旋路径跟踪数据中提取所需要的热带气旋移动的时间变化数据、经纬度坐标数据、最大风速半径和最大持续风速数据；
(4)根据热带气旋移动的纬度变化使用公式(1)计算科氏参数：
Figure BDA0002623652570000021
公式(1)中，f代表科氏参数，ω为地球自转角速度，
Figure BDA0002623652570000022
为地理纬度；
(5)根据热带气旋移动的经纬度变化和时间间隔,使用以下公式计算热带气旋的移动速度：
Figure BDA0002623652570000023
Figure BDA0002623652570000024
D＝E2·R·1000 (4)
Uh＝D/△T (5)
A，B为热带气旋移动轨迹上的任意两点；
公式(2)中，E1为A、B两点弦长的平方，latA、latB分别为A、B的地理纬度，lonA、lonB分别为A、B的经度；
公式(3)中，E2为A、B两点上劣弧的弧度；
公式(4)中，D为A、B两点之间的距离，R为地球的平均半径；
公式(5)中，Uh为热带气旋的移动速度，△T为热带气旋过境A、B两点所需的时间；
(6)利用以下的判定公式计算热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数COI：
Figure BDA0002623652570000031
公式(6)中，f为科氏参数，Rmax为热带气旋的最大风速半径，Vmax表示最大持续风速，Uh是热带气旋的移动速度，MLD表示热带气旋过境期间的海水混合层深度；
(7)分析计算结果，评估热带气旋对上层海洋影响的动力强度。该指数COI 在0-10的范围内，COI越接近于10，说明热带气旋对上层海洋的影响越大。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案进一步实现，以上所述的判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法中：步骤(1)中的热带气旋路径跟踪数据由各国的热带气旋资料中心提供。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案进一步实现，以上所述的判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法中：步骤(2)中的海水混合层深度资料由全球海洋哥白尼海洋环境检测服务的网格产品提供或者由 Argo浮标提供实测的原位数据。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明在研究热带气旋对上层海洋影响的动力强度的计算方法考虑了更丰富、准确的影响因子，提供了新的计算公式,具有更明确的物理意义，提高了判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度的准确性.
(2)本发明提供的热带气旋对上层海洋影响的动力强度计算方法，可适用于不同海域，具有普适性，为热带气旋对海洋的影响研究提供便利。
附图说明
图1为判定热带气旋对海洋上层影响的动力强度指数的方法的流程图；
图2为台风“麦莎”的移动轨迹图；
图3为台风“麦莎”在研究时段内过境上层海洋的基本参数及对上层海洋影响的动力强度指数；
具体实施方式
以下参照附图进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
为了充分公开本发明，实施例以2005年的台风“麦莎”为实例。
实施例1，参照图1-图3，一种判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法：包括以下步骤，
(1)获取热带气旋路径跟踪数据：台风“麦莎”最初是由2005年7月31日产生于西北太平洋的一个热带低压发展而来的，8月2日增强为台风，此后台风“麦莎”于8月4日掠过中国台湾北部海面，并于8月5日在中国浙江登陆；
(2)获取热带气旋过境期间的海水混合层深度资料：利用全球海洋哥白尼海洋环境监测服务提供的GLORYS12V1产品得到海洋混合层深度数据，随着台风“麦莎”的移动轨迹，取距台风中心1°×1°的网格，计算网格内的混合层深度平均值，为混合层深度数据，得到了台风“麦莎”在研究时段内过境上层海洋的混合层深度的变化情况。
(3)从上述热带气旋路径跟踪数据提取所需的台风“麦莎”移动的时间变化数据，经纬度坐标数据，最大风速半径和最大持续风速数据：选取8月2日0时至8月5日18时作为研究时段，从JTWC联合台风警报中心获取了逐6小时一次的台风轨迹数据，包括台风移动的时间变化，台风中心的经纬度坐标、最大风速半径和最大持续风速数据。
(4)根据台风“麦莎”移动的纬度变化使用公式(1)计算科氏参数：
Figure BDA0002623652570000041
公式(1)中，f代表科氏参数，ω为地球自转角速度，
Figure BDA0002623652570000042
为地理纬度；随着台风“麦莎”在研究时段内随着移动轨迹的向北移动，科氏参数由8月2日0时的4.29×10-5逐渐升高至8月5日18时的6.85×10-5。
(5)根据台风“麦莎”移动的经纬度变化和时间间隔计算该台风的移动速度，使用如下公式：
Figure BDA0002623652570000051
Figure BDA0002623652570000052
D＝E2·R·1000 (4)
Uh＝D/△T (5)
A，B为台风“麦莎”移动轨迹上的两点；
公式(2)中，E1为A、B两点弦长的平方，latA、latB分别为A、B的地理纬度，lonA、lonB分别为A、B的经度；
公式(3)中，E2为A、B两点上劣弧的弧度；
公式(4)中，D为A、B两点之间的距离，R为地球的平均半径；
公式(5)中，Uh为热带气旋的移动速度，△T为热带气旋过境A、B两点所需的时间；
Uh为台风“麦莎”的移动速度，△T为台风“麦莎”过境A、B两点所需的时间；
“麦莎”的移动速度在初期最大风速较弱的时候移动较快，在8月2日12 时，最大移动速度可达5.92m/s，此后在台风增强的时候其移动速度大多不快。
(6)利用判定公式(6)计算热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数COI:
(7)分析计算结果，评估热带气旋对上层海洋影响的动力强度：判断强度指数COI的大小，COI越接近于10，说明热带气旋对上层海洋的影响越大。
使用本方法判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数能够充分考虑各个影响因子，使计算结果具有很好的实际参考价值，步骤(1)中的热带气旋路径跟踪数据和步骤(2)中热带气旋过境期间的海水混合层深度数据来源可靠，进一步的保证计算结果的准确性和实际价值。

Claims (3)

1.一种判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法，其特征在于：包括以下步骤,
(1)获取热带气旋路径跟踪数据；
(2)获取热带气旋过境期间的海水混合层深度资料；
(3)从热带气旋路径跟踪数据中提取所需要的热带气旋移动的时间变化数据、经纬度坐标数据、最大风速半径和最大持续风速数据；
(4)根据热带气旋移动的纬度变化使用公式(1)计算科氏参数：
Figure FDA0002623652560000011
公式(1)中，f代表科氏参数，ω为地球自转角速度，
Figure FDA0002623652560000012
为地理纬度；
(5)根据热带气旋移动的经纬度变化和时间间隔,使用以下公式计算热带气旋的移动速度：
Figure FDA0002623652560000013
Figure FDA0002623652560000014
D=E2·R·1000 (4)
Uh=D/△T (5)
A，B为热带气旋移动轨迹上的任意两点；
公式(2)中，E1为A、B两点弦长的平方，latA、latB分别为A、B的地理纬度，lonA、lonB分别为A、B的经度；
公式(3)中，E2为A、B两点上劣弧的弧度；
公式(4)中，D为A、B两点之间的距离，R为地球的平均半径；
公式(5)中，Uh为热带气旋的移动速度，△T为热带气旋过境A、B两点所需的时间；
(6)利用以下判定公式计算热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数COI：
Figure FDA0002623652560000021
式中，f为科氏参数，Rmax为热带气旋的最大风速半径，Vmax表示最大持续风速，Uh是热带气旋的移动速度，MLD是热带气旋过境期间的海水混合层深度；
(7)分析计算结果，评估热带气旋对上层海洋影响的动力强度：动力强度指数COI在0-10的范围内，COI越接近于10，说明热带气旋对上层海洋的影响越大。
2.根据权利要求1所述的判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法，其特征在于：步骤(1)中的热带气旋路径跟踪数据由各国的热带气旋资料中心提供。
3.根据权利要求1所述的判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法，其特征在于：步骤(2)中的海水混合层深度资料由全球海洋哥白尼海洋环境检测服务的网格产品提供或者由Argo浮标提供实测的原位数据。
CN202010790739.2A 2020-08-07 2020-08-07 一种判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法 Active CN111931433B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010790739.2A CN111931433B (zh) 2020-08-07 2020-08-07 一种判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010790739.2A CN111931433B (zh) 2020-08-07 2020-08-07 一种判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111931433A CN111931433A (zh) 2020-11-13
CN111931433B true CN111931433B (zh) 2021-10-29

Family

ID=73307017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010790739.2A Active CN111931433B (zh) 2020-08-07 2020-08-07 一种判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111931433B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113868581B (zh) * 2021-10-15 2023-08-04 江苏海洋大学 一种判断热带气旋引起海表浮游植物爆发的方法
CN114117314A (zh) * 2021-11-11 2022-03-01 江苏海洋大学 一种判定登陆热带气旋降水分布的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8160995B1 (en) * 2008-04-18 2012-04-17 Wsi, Corporation Tropical cyclone prediction system and method
CN106250922A (zh) * 2016-07-22 2016-12-21 天津大学 一种基于特征因子的热带气旋客观分类方法
CN111400933A (zh) * 2020-04-10 2020-07-10 中国人民解放军国防科技大学 一种用于计算最优气候模式模拟热带气旋活动性能的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8160995B1 (en) * 2008-04-18 2012-04-17 Wsi, Corporation Tropical cyclone prediction system and method
CN106250922A (zh) * 2016-07-22 2016-12-21 天津大学 一种基于特征因子的热带气旋客观分类方法
CN111400933A (zh) * 2020-04-10 2020-07-10 中国人民解放军国防科技大学 一种用于计算最优气候模式模拟热带气旋活动性能的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1980―2015年间北部湾海域热带气旋的变化及特征分析;乔守文等;《广西科学》;20190630(第06期);第77-82页 *
利用Argo资料研究2001―2004年期间西北太平洋海洋上层对热带气旋的响应;刘增宏等;《热带海洋学报》;20060130(第01期);第3-10页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111931433A (zh) 2020-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108763756B (zh) 一种气溶胶光学厚度与pm2.5反演订正方法及其系统
Masters et al. Toward objective, standardized intensity estimates from surface wind speed observations
CN111931433B (zh) 一种判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法
Zhang et al. Diurnal climatology of planetary boundary layer height over the contiguous United States derived from AMDAR and reanalysis data
CN112883635B (zh) 一种基于随机森林算法的热带气旋全路径模拟方法
CN110411927B (zh) 一种大气细粒子aod和地表偏振反射率协同反演方法
Chen et al. Diurnal evolution and distribution of warm‐season convective storms in different prevailing wind regimes over contiguous North China
EP2848962A1 (en) Method for identifying and classifying petroleum exuding areas at the bottom of the sea by reverse modelling
Soler et al. Modelling local sea-breeze flow and associated dispersion patterns over a coastal area in north-east Spain: a case study
CN104200082A (zh) 台风登陆预测方法
Mejia et al. A very-high resolution (20m) measurement-based dust emissions and dispersion modeling approach for the Oceano Dunes, California
CN115691058A (zh) 一种基于多监测场合的全息立体组网滑坡智慧预警方法
Yang et al. Spatiotemporal distributions of PM2. 5 concentrations in the Beijing–Tianjin–Hebei region from 2013 to 2020
CN109977569B (zh) 一种融合多因素的mos风暴潮过程灾害模拟方法
CN114002381A (zh) 一种大气污染溯源扩散分析方法及装置
CN111881566B (zh) 基于实景仿真的滑坡位移检测方法及装置
CN108594335B (zh) 一种全球降水检测方法
Pavlova et al. Storm surges and storm wind waves in the Caspian Sea in the present and future climate
Crawford et al. Incorporation of Radon-222 as a parameter in ME-2 to improve apportionment of PM2. 5 sources in the Sydney region
Sicard et al. Determination of the mixing layer height from regular lidar measurements in the Barcelona area
Yuk et al. Modelling of storm-induced seawater flooding in the Suyeong River area, South Korea: A case study due to the storm surge and waves during Typhoon Sanba
Hariyanto et al. Determination Of Earthquake Intensity Based On PGA (Peak Ground Acceleration) Using Multi-Event Earthquake Data
Verma et al. Performance evaluation of AERMOD for Indian Geo-mining conditions
Li et al. Evaluation of ICESat-2 Significant Wave Height Data with Buoy Observations in the Great Lakes and Application in Examination of Wave Model Predictions
Tang et al. Glaciological and Meteorological Conditions at the Chinese Taishan Station, East Antarctica

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant