[发明专利]一种针对南海台风分尺度混合的涡旋初始场构造方法

说明书

本发明涉及一种针对南海台风分尺度混合的涡旋初始场构造方法，其步骤为：结合台风观测信息和高分辨再分析场建立台风样本库；通过样本库结合南海台风模式和数值模拟选择最优样本；最优样本结合台风的大风半径、风速提取三种强度台风涡旋环流，获取合成涡旋模型；对高分辨再分析场和合成涡旋模型分别进行滤波，把两个场的各要素分离成大尺度平均场和小尺度扰动场；将高分辨再分析场的小尺度扰动场和合成涡旋模型的小尺度扰动场以一定权重进行叠加，得到最终小尺度扰动量；将最终小尺度扰动量和高分辨再分析场分离出的大尺度平均场相加得到涡旋初始场，保留大尺度环境场主要特点，又保留特定台风涡旋个性特征，引入南海台风涡旋结构共性特征。

技术领域

本发明涉及气象学领域，更具体地，涉及一种针对南海台风分尺度混合的涡旋初始场构造方法。

背景技术

台风是我国的主要气象灾害之一，近年来台风路径数值预报水平已有很大改进，但每年仍有一些台风，预报路径误差很大，并造成巨大损失。如“1213”号热带气旋“启德(KAI-TAK)”24小时路径误差超过300km、48小时路径误差超过500km，造成广东、广西、海南3省区1人死亡，2人失踪，52.6万人紧急转移，广西11万人受灾，广东174万多人受灾，直接经济损失近20亿元。南海台风初始强度较弱，但在发展过程中强度突然加强并很快登陆，其造成危害的主要原因一是时间短，二是路径多变难以预测。南海台风结构较为特殊，强度偏弱，低压环流伸展高度低，不对称性明显。南海台风的这些特点与其周围环境特点及天气系统密切相关。由于南海海域较小并且紧邻大陆，因此南海台风突发性强，生成后经历很短时间就可能登陆，而且由于受到华南地区特殊地形、海陆分布、季风活动和低纬地区天气系统相互作用等的影响，其结构与一般台风(西太平洋台风)差异显著，其路径比一般台风路径更为曲折，预报难度更大。

台风的初始结构和强度对台风数值预报有重要影响。由于台风生命史中多数时期位于热带海洋上，广阔洋面上常规观测资料十分稀少，海洋上资料的缺乏、客观分析方案的限制使模式初始场不能反映台风系统本身的动力和热力结构。目前一般作法是设计初值方案进行处理，以达到订正初始位置、构建涡旋结构的目的。与

本发明最相近似的现有实现方案是Bogus(人造台风模型)方案和BDA(Bogus DataAssimilation，结合人造模型与资料同化)方案。Bogus方案是根据观测(中心位置、强度、半径等)基于风压关系经验公式得到“人造”涡旋，来替代全球或区域的分析。BDA方案根据Bogus方案方案人造模型造出“观测资料”，然后同化该“观测”涡旋，其由于采用资料同化获得的分析场各要素之间较为协调，但仍然是一个“理想”模型。Bogus技术和BDA方案在一定程度上弥补了初始场无法刻画台风初始结构的不足。但是利用经验公式构造得到台风的初始结构，它与实际状况的偏差可能更大。如近期发现，Bogus方案构造的台风模型结构与南海台风结构有显著偏差：高层反气旋明显偏强，暖中心偏高偏强，强辐散所在层次太低，中层辐合辐散偏强。批量试验发现，热带风暴、强热带风暴和台风三类热带气旋中，热带风暴Bogus模型的结构误差最大，路径预报误差也最大。这些结果表明，目前采用的Bogus方案和BDA方案获得的初始涡旋不符合南海台风结构特点，不能有效减小预报误差。