[发明专利]基于地面自动气象站数据的台风有偏风眼半径计算方法

权利要求书

1.一种基于地面自动气象站数据的台风有偏风眼半径计算方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一：筛选适用于有偏台风眼扇区半径辨识的地面自动气象站

在台风中心距离陆地小于等于50km时，筛选合适的地面自动气象站用以后续步骤的有偏台风眼半径辨识，这些自动气象站应满足以下条件：

(1)地面自动气象站j距台风中心距离大于40km并小于120km；

(2)在全部满足条件(1)的气象站形成集合Ω_pre，将集合Ω_pre中气象站按L_j由大到小进行排序，再取前70％成员，形成集合Ω_s；

(3)在集合Ω_s基础上进一步筛选，自动气象站海拔高度应低于100m，且位于内陆开阔地形处，避免微地形与海面风的影响，符合条件的气象站最终形成适用于有偏台风眼辨识的气象站集合Ω_f；

步骤二：获取台风最大风速半径处风速特征点方位，

根据台风移行风速与环流风速间的矢量合成关系，得到矢量合成风速，根据合成风速幅值，风眼圈位置的风速特征点定义为两类：一是风眼壁处台风环流风速矢量V_R,eye与移行风速矢量V_T,eye相同或相反方向时进行叠加，定义为台风风眼最大、最小合成风速特征点；二是合成风速幅值与环流风速最大幅值相同，命名为等环流风速幅值点，风速特征点是风眼扇区划分的依据，

各风速特征点与x轴正向夹角计算方法如下：

首先计算等环流风速幅值点的等腰矢量三角形底角θ

式中：V_T,eye取值为0.7304V₀，V₀为台风中心移动速度；V₀与V_R,eye数值由气象部门提供，

设台风行进方向与x轴正向夹角为α，两个等环流风速幅值点的环流风速矢量与x轴正向夹角弧度表示为：

式中：β₁、β₂分别对映两个等环流风速幅值点中环流风速矢量与x轴正向夹角弧度，

由式(1)与(2)，各风速特征点与x轴正向夹角弧度表示为：

式中：

分别为最大、最小风速特征点和台风中心连线与x轴正向夹角弧度值；

为等环流风速幅值点和台风中心连线与x轴正向夹角弧度；

为保证生成的角经式(3)运算后处于0—360°区间内，对进一步处理如下：

步骤三：根据风速特征点对台风风眼进行四扇区划分，

根据步骤二已求得的夹角值设M₁至M₄为扇区边界线与风眼圈交点，γ₁至γ₄分别为M₁至M₄与x轴正向的夹角，γ满足如下要求：

根据式(5)求出M₁至M₄与x轴正向夹角，将台风划分为4个扇区：

(1)I区：γ₁、γ₄圆心角范围内小于180°，对应高合成风速特征点，因此该区为高风速区；

(2)II区、IV区：γ₁、γ₂和γ₃、γ₄各圆心角范围内小于180°，分别对应B、D两个等环流风速幅值点，因此该区为中风速区；

(3)III区：γ₂、γ₃圆心角范围内小于180°，对应低合成风速特征点，因此该区为低风速区；

步骤四：基于地面气象站数据与扇区划分，计算不同扇区台风眼半径;

根据气象站集合Ω_f，按照各自动气象站所处扇区区域进行分类，得到第k扇区，k∈I，II，III，IV的气象站集合Ω_(k)，根据气象部门提供的t时段台风风眼参数V_eye,t和属于Ω_(k)内的地面气象站i实测极大风速V_i,t，得出扇区k的台风眼半径为：

式中：L_i,t为t时刻自动气象站i距台风中心距离；ρ_i,t为t时刻自动气象站i权重系数，且满足计算公式如下：

由式(7)定义，地面自动气象站越接近台风中心，其L_i,t越小，权重系数也越大，此外，当同一时刻V_eye,t为一确定值时，由于I区属于高风速地区，其量测的V_i,t一般较大，其辨识得到的风眼半径般也较大，而III区的风眼半径则一般较小，II区与IV区的风眼半径适中。