9711号台风及伴生暴雨的卫星云图特征

711号台风是近年来影响我国的一个强度和范围最大的台风。台风登陆时,正值天文大潮期,因而引起风暴潮,使得浙江、上海、江苏等沿海海堤坝损坏严重。台风登陆后,台风中心途经5个省,致使七省一市出现暴雨,山东及辽宁两省出现区域性大暴雨天气。直接经济损失达250亿元。本文按卫星云图上显示的9711号台风云系演变特征,将9711号台风活动过程分为四个阶段,即发展加强阶段、登陆阶段、台风外围云系与北方冷锋云系合并阶段及台风云系向温带气旋云系演变阶段。最后讨论了台风暴雨的时空分布与不同阶段台风云系的关系。     

基于VGI的台风灾情评估研究

近年来,在灾害应急的舞台上,一种新的数据来源——自发地理信息(VGI)由于其在海地地震、台风海燕等巨灾中的优异表现逐渐为人们所重视。结合我国实际情况,本文选取了新浪微博上的台风达维的相关数据,从微博的数量和内容分析两个方面初步探讨了VGI在台风灾情评估中的作用,证明了采用VGI数据分析台风灾情具有充分的可行性。     

顾及时空轨迹特征的台风相似性评估算法

相似的台风路径在一定程度上反映了影响台风运动的诸多因素产生的相同或相似的综合效应。本文基于IMHD-ST距离并综合考虑轨迹时空距离和频率特征,提出了一种距离-频率时空轨迹相似性度量算法,从时空位置和路径形状两个角度衡量台风轨迹之间的相似程度。经实际数据验证本文所提出的算法计算结果准确,同时提高了对噪声、采样率变化和偏移等干扰的抵抗能力,能有效匹配相似轨迹对,服务于台风路径预测与历史相似台风案例的提取。     

QuikSCAT在台风监测中的应用

利用成熟发展的台风自身在风向上的涡旋型特征和风眼处风速相对周围较低的特征, 分别采用搜索QuikSCAT反演风向的涡旋中心, 风速或后向散射系数的台风中心区域在局部最小值点的方法定位获得了台风中心位置信息。在风矢量反演过程中采用QSCAT-1模型、借助Holland的台风模式, 修正了反演过程中的风向误差, 提高了台风中心定位的准确性。同时, 将该方法应用到对台风路径和强度监测中, 利用QuikSCAT对台风的连续观测资料分析得出台风强度和路径信息, 其中台风路径结果与美国国家飓风中心(NHC)通过最佳路径分析得到的台风路径结果基本一致, 但在台风强度结果上存在较大误差。为提高台风强度监测精度, 在反演过程中采用大风地球物理模型NN-T-GMF代替QSCAT-1模型, 使台风强度监测结果精度提高。结果表明, QuikSCAT可以有效监测海上台风路径和强度发展, 为进一步推断台风的强度发展和移动趋势提供帮助。     

A-Train卫星传感器的台风云体三维结构构建

基于星载主-被动传感器数据,本研究利用约束光谱辐射匹配CSRM (Constrained Spectral Radiance Matching)算法构建了8个西太平洋台风事件中的深对流云层三维结构模型,并据此分析深对流云在台风不同发展阶段中的水平分布特征和微物理特征。利用CSRM算法进行大气三维结构构建的意义在于将主动遥感的垂直分布信息向被动遥感的探测范围传递,增加统计分析8个台风事件可用的廓线数量,进一步保证对深对流云统计分析的有效性,统计分析结果表明：（1）衰弱期台风的深对流云占比（占所有种类云的比例）比增强期台风更低,并且其值在各个方向上更稳定。相比于台风,热带风暴中的深对流云占比在各个方向上差异更大,即不对称性更强;（2）热带气旋中深对流云的冰云有效粒子半径与高度成正比。随着高度增加,冰水粒子数浓度先增加后减少。同一热带气旋不同发展阶段的深对流云的冰水含量IWC (Ice Water Content)的垂直分布有着较大的差别。当热带气旋发展成台风时,其内部深对流云的IWC高值区逐渐向云层顶部集中,并且随着台风从增强期转化为衰弱期,IWC的最大值显著增大。     

中国台风早期预警系统设计与实现

早期台风信息是促使国家气象中心改进台风预测机制和提高台风预报准确度的重要基础资料。国家气象中心从1949年开始就对台风进行预报,早期台风信息数量很多,进行全面、统一的台风信息管理十分困难。台风早期预警系统能够全面展示台风移动路径信息,支持台风数据实时更新,提供早期台风查询功能,增强台风防灾减灾能力。     

福建省重力台网对米娜台风激发的微震信号源定位

利用重力台网进行台风激发信号的源区定位研究不仅有助于提高台风监测能力,而且可从台风激发信号中区分出震前与震源有关的信号,促进地震预测研究。以2019年第18号台风米娜(MITAG)为研究对象,基于福建省重力台网观测的1 Hz采样的固体潮观测数据,利用噪声互相关函数的信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)和归一化噪声能量流方法分析数据质量和微震源区方位,使用SNR≥25的Rayleigh波互相关信号走时作为定位数据,进行台风4个时段的定位研究。结果表明,在MITAG台风靠近中国大陆的过程中,定位区域能够覆盖台风中心所在位置;地震背景噪声能量辐射模型的微震垂直位移极值区域也和台风靠近中国大陆过程时段一致;通过人工剔除高速波群的互相关信号后,定位区域也能覆盖到转向远离大陆过程时段的台风轨迹。福建省重力台网对台风的追踪提供一类新的数据和方法。     

改进残差网络及时序气象卫星云图的台风等级分类研究

结合了传统残差网络在数据样本小环境下分支卷积层特征的浪费问题，且考虑台风云图时空关联性强、特征复杂因素，参考日本国立情报学研究所在西北太平洋上空通过数个气象卫星拍摄的8 000多景高分辨率台风云图，编制了适应于残差神经网络的时序台风云图分类训练集和测试集。为满足数据集及台风特征，有效优化了原始残差网络的残差块，并得到了恒等映射残差块。经由增加卷积输出来促进分支通路更好的被利用，保留台风图像时序特性，提高网络性能。实验显示，W-ResNets模型在自建台风数据集上的训练精度达到99.60%,测试精度达到76.19%,相较于浅层卷积神经网络的测试精度高出8.48%,相比于使用传统的残差神经网络提高了2.87%,为进一步验证模型的泛化性能，采用MNIST通用数据集进行网络对比实验，宽残差网络得到98.786%的测试精度，优于传统残差网络。文中的W-ResNets预报模型可在小样本台风数据集推广使用。     

基于随机森林模型的台风风暴潮最大增水预测

本文利用1989—2018年在广东省、福建省、浙江省登陆的98场台风风暴潮数据,选取最小中心气压、最大风速、登陆时中心气压、登陆时风速、登陆时台风强度、登陆地点、登陆方向7个输入因子,采用随机森林回归模型构建预测台风风暴潮最大增水的模型,并用真实数据进行验证。将模型应用于未来年份台风风暴潮的预测,以2019年台风“利奇马”为例验证了模型的实用性。利用Mike21软件模拟的验潮站最大增水构建验潮站最大增水预测模型,并应用于广东省港口站和北津站的最大增水预测,试验结果表明具有可行性。     

天地一体技术在台风灾害中的应用

台风灾害应急服务系统以满足台风灾害的应急服务需求为目的,由台风灾害数据库、台风灾情监测子系统、台风应急决策子系统和台风灾害信息发布子系统等组成,为政府及时做出抢险救灾的决策提供科学依据,避免或减轻台风灾害给人民生命财产安全造成的损失。     

基于 Flex 的台风预报信息分析系统设计与开发

随着台风预报技术的发展,结合WebGIS的应用也日趋增多。但由于受到HTML等技术的限制,许多工作都必须在服务器端执行,增加了服务器的压力,并延长了系统响应时间。因此,Flex作为富客户端开发的代表技术框架,为新型WebGIS的设计和开发提供了强有力的技术支撑。通过研究Flex技术以及ArcGIS API for Flex接口包,利用Web Service和XML技术实现台风预报系统的前后台数据通信,基于Flex开发了一套可用于台风预报分析的系统。该系统共包括四个模块,分别是地图模块、预报员预报模块、预报会商模块和工具模块。该系统运行结果表明,基于Flex技术的台风预报系统较其他系统具有如下优势：①可在客户端执行部分系统功能,减轻服务器端的压力,提高系统响应速度;②用户界面得到美化,提高系统的交互体验;③利用该系统,台风预报员可以加载已有的台风预报数据进行分析,并在此基础上,进行各自的预报及会商预报。     

利用边界特征自动识别台风云系

基于台风无论是在生成期、成熟期,还是在消亡期,都具有螺旋性的特征,非台风云系无此特征,充分挖掘云系边界特点,统计出单幅云图中各云系边界的旋转程度。运用Bezier直方图曲率曲线两次确定分割阈值,迭代分割卫星云图,结合台风的旋转与面积、形状等几何特性,识别卫星云图中的台风云系。实验表明该方法对台风云系有很好的识别率。     

台风对GPS连续观测站天线相位中心影响研究

台风对于天线相位中心的影响有两种:一是因风力的作用产生偏移,台风过后即恢复原状;二是永久变形。在GPS数据处理时,第二种变形应尽量避免。对比福建地壳运动观测网络中的圆锥体与半球体两种天线罩,分析其相位中心在台风前后的变化情况,对台风对其影响作出初步评估。     

基于GIS的台风预警系统设计与实现

根据台风特点及所造成的灾害,基于ArcGIS Server平台,结合Flex技术,设计并实现了台风预警系统。该系统具有丰富的表现力、交互性及较强的实用性;实现了台风历史信息的查询及管理,台风路径的展示及影响区域分析,台风灾害的评估等功能,为相关部门实现台风预警提供了数据支撑及决策依据。     

台风“尼伯特”的电离层扰动分析

针对台风运动过程中大气层与电离层的耦合效应问题,该文采用总电子含量与电子密度数据分析了台风"尼伯特"达到最大风速时刻的电离层变化情况。结果显示在台风达到最大时刻的当天,风眼处电离层电子含量显著降低,在台风附近的IGS测站处也有明显的电子含量负异常出现。电子含量异常空间分布图显示最大异常区域位于风眼的南侧,表明台风边缘处的电离层异常幅度要大于风眼处的异常幅度。电子密度三维模型显示在250～350km高度上,风眼附近有显著电子密度减弱现象,尤其在300km高度上,异常幅度达到-6～-8×105 el/cm3。诸多证据表明此次电子含量负异常与台风"尼伯特"造成的大气层-电离层耦合效应有关,这可为以后的台风-电离层扰动研究提供一定的参考。     

基于先验特征的台风云系影像分割方法研究

传统的基于数学形态学的台风云系影像分割方法多采用圆形或菱形模板进行,这种方法的缺点是当运算模板较大或经多次腐蚀、膨胀运算后,不能很好地保留台风云系影像原始的形态信息。为了解决此问题,探讨了一种基于先验特征的台风云系影像分割原理与方法,即先提取台风云系影像的大致形态,并以此作为形态学模板;然后利用形态学方法提取台风云系影像;最后,以2008年7月28日18时的09号FY-2C气象卫星云图台风云顶温度数据为例进行分析,同时根据本次示例台风(200809号台风)形状自定义的模板来腐蚀分割台风云系影像,并详细对比和分析了不同形状、大小的模板对台风云系影像分割结果的影响。实验表明,基于先验特征的自定义台风云系结构模板,其分割结果不仅较好地保留了台风云系影像的形状特征,而且腐蚀后保留的台风云系信息最多。     

基于iPad的台风路径信息管理系统

基于iPad的台风路径信息管理系统,将台风路径信息应用到当前最为流行的移动设备iPad上,为政府、气象等部门的气象灾害应急指挥提供了新的技术手段和方法,具有可以随时、随地办公的优势,从而及时地向广大群众传递台风防灾减灾信息,增强台风防灾减灾能力。重点阐述了基于iPad的台风路径信息管理系统的构建流程以及台风路径功能实现的方法。     

基于IGS数据分析台风"利奇马"引起的 电离层TEC扰动

文中利用国际GNSS服务（IGS)提供的全球电离层地图（GIM)格网电离层资料,借助滑动四分位距法,研究了2019年台风“利奇马”期间电离层电子浓度总含量(TEC)的异常变化情况. 对台风“利奇马”期间电离层 TEC 时序变化及区域空间变化进行分析,发现在台风发生前第5天,电离层 TEC 出现了正异常变化;台风登陆后第二天,台风影响区域上空电离层 TEC 异常由正异常变化为负异常再变化为正异常,正异常最大值达8 TECU,负异常最大值达6 TECU,且最大异常点并不在风眼处,而是在风眼的西南侧,此异常可能与台风登陆期间台风风速及风向变化有关.      

基于 GIS 的台风预警系统设计与实现简

根据台风特点及所造成的灾害,基于ArcGIS Server 平台,结合Flex 技术,设计并实现了台风预警系统.该系统具有丰富的表现力、交互性及较强的实用性;实现了台风历史信息的查询及管理,台风路径的展示及影响区域分析,台风灾害的评估等功能,为相关部门实现台风预警提供了数据支撑及决策依据.     

三类物理过程对台风强度影响的研究

文中设计了一个极坐标系的准地转正压模式，一个直角坐标系定常台风环流条件下的准地转正压模式和一个直角坐标系非定常台风环流的准地转正压模式，其径向或水平格距均为2km，以研究三类物理过程对台风强度的影响，即沿方位角方向的线性平流，沿径向的线性平流以及非线性平流对中尺度涡旋涡量内传和台风强度变化的影响。结果指出：沿方位角方向的线性平流可导致螺旋状涡带的形成；沿径向的线性平流在一定的参数集合可使涡量内传，台风略有增强；定常台风环流条件下扰动涡量的非线性平流可使内传涡量明显增加，台风明显增强；非定常台风环流条件下非线性平流的作用具有两重性，一方面可使内传涡量增多，有利于台风的增强，另一方面，在涡量内传过程中，原先呈同心圆轴对称的台风基流结构受到破坏，形成复杂流型，这又使台风趋于减弱。最后讨论了这些结果在台风强度预测方面的可能应用。