【闲聊娱乐】海燕的多普勒雷达分析论文的部分翻译以及重新讨论
台风吧
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吧务
level 15
除了平滑处理本身对风速峰值的低估,
平滑处理造成的数据缺失也增加under sampling的可能性。由于rmw附近数据的大量缺失,数据“命中”最大风速区的可能性降低,容易导致风速的低估以及气压的高估。Evaluation of the Accuracy and Utility of Tropical Cyclone Intensity Estimation Using Single Ground-Based Doppler Radar Observations这篇论文也统计了雷达覆盖率等因素对中心气压估计的影响。
从本图我们可以发现,当雷达覆盖率降低时,中心气压的估算误差会显著增加,并出现正的bias,也就是说会减少中心气压的准确性,高估中心气压。
论文同样统计了风场准确度的对中心气压估计的影响。风场准确度就是下图展示的GBVTD获取的4km高空风场反演出的多普勒速度与使用的4km CAPPI数据的均方根差。当风场准确度差时,中心气压的估计同样会不准确且倾向于高估。
最后,在对于海燕的实际雷达观测中,也确实观测到了由于空间分辨率和平滑处理导致的低估。论文主要使用的雷达数据是2020z海燕登陆前的数据。海燕在登陆前的强度变化是维持或稍有减弱,因此在时标更早的2005z,海燕理应有比较相近或者略高的整体风速。但是,根据2005z雷达数据反演的风场比2020z风速整体更低。论文在此处做出的解释是,2005z时,海燕距离雷达更远,雷达数据有着更低的空间分辨率以及更加严重的平滑处理影响,甚至西侧的最大多普勒速度都被过滤了,因此反演出了更低的风速。因此我们有理由相信,在稍后的2020z,雷达数据的质量问题也同样会造成(幅度相对小的)低估。
总而言之,由于雷达站的数据已经丢失,论文使用的雷达数据存在显著问题,
很可能导致一定程度的风速低估以及气压高估,并增加结论的不准确性。
2021年06月04日 12点06分 36
[阴险]对第一张图表有点好奇,雷达覆盖度比较稠密的时候依旧会出现一些推估气压与BST气压(假设BST气压都是实测的气压相对精确)偏差较大的样本,不知道这些样本是强度过高的还是强度比较低的,或者结构方面比较奇葩?
2021年06月04日 13点06分
@我爱山崎宗介🌊 jma bst不会有那么精确的[滑稽]你查查上面圆规规jma给了多少
2021年06月04日 13点06分
@我不是Carl2 [阴险]。。。原来用的是jma的bst,那没事了没事了
2021年06月04日 13点06分
@我爱山崎宗介🌊 你本来以为是谁的bst[滑稽]
2021年06月04日 13点06分
吧务
level 15
4. 海燕的垂直风速结构与换算因子对风速的影响
论文中使用的2km,3km换算因子分别是0.85和0.9,得到了81m/s~91m/s,157kt~177kt的结论。在这里论文有指出,这些换算因子仅适用于那些在边界层以上风速单调减小的热带气旋(实际上以个人观点来看,换算因子对于这些热带气旋的适用性也没有很强),
而海燕的高空风速在4~5km处出现第二个峰值,一般的换算因子也不适用。不过,论文认为它的风速结论与JTWC BST的定强以及一篇ADT再分析的定强比较符合。
论文采用的换算因子依据来自GPS Dropwindsonde Wind Profiles in Hurricanes and Their Operational Implications这篇论文,统计出的垂直风速分布如下:
图中统计了3km以下台风的垂直风速分布,其中3km与海平面的换算因子大约为0.92,2km与海平面的换算因子大约为0.86,虽然没有统计4km及以上的风速情况,但是我们可以外推估计4km左右的换算因子大约为1,也就是说4km高空风速和地面差不多。
这条曲线显然不能套用在海燕上,如果使用2km的最大风速并套用换算因子,会得到159kt左右的海平面最大风速;如果使用3km的最大风速并套用换算因子,会得到180kt左右的海平面最大风速——前面这两项也正是论文估计海平面风速的依据;如果使用4km的最大风速并使用1.0的换算因子,会得到197kt的海平面风速,这几个结果相差甚远,实际的海平面风速应该在两者(159~197kt)之间。
2021年06月05日 00点06分 37
吧务
level 15
上面插错图了,插了张雷达参数进去,实际上应该是这个
2021年06月05日 00点06分 38
吧务
level 15
图片来源于Atlantic Oceanography and Meteorological Laboratory
本图显示了Dorian的垂直风速分布结构,我们同样可以看到Dorian也在4km处有第二个风速最大区(虽然没有海燕明显)。尽管许多人质疑Dorian的SFMR存在问题,但是Dorian的实测显然证明了它有较高的FL(≈2500m)与海平面风速的换算因子,换算因子甚至可能达到1左右。
2021年06月05日 02点06分 40
level 13
楼主这两年每年这个时候都会干两件事情:吹海燕,批斗JMA[阴险]
2021年06月05日 09点06分 44
纳明年也可以继续,虽然我们现在显然不知道要写啥[滑稽]
2021年06月05日 11点06分
层主这两年每年这个时候都会干两件事情:自评并出bst,讨论玉兔和利奇马[阴险]
2021年06月05日 14点06分
@我不是Carl2 海 燕 大 骗 局 2
2021年06月05日 14点06分
吧务
level 15
41楼消失了,用图片补一下[委屈]
2021年06月05日 09点06分 45
吧务
level 15
论文同样提到在两个风速峰值中存在超梯度风(在楼上的那张图上以白线表示),而在两个风速峰值的中间(图中2km左右,黑线部分),存在次梯度风。这也就是说,2km高空的风速代入gradient wind balance以后计算出的气压梯度,小于实际的气压梯度。因此,在DR法中论文也抛弃了2km风速,使用3km风速用来推估中心气压。当然,在第二部分我们已经解释过,使用3km风速的推估结果(906hpa)还是存在很大偏差的,其中一部分原因是之前提到过的多普勒雷达数据质量问题,而另一部分原因,我们认为与DR法的原理本身有关。
2021年06月05日 09点06分 46
吧务
level 15
关于双风速峰值稍微再补充一点:
海燕的双风速峰值与其他热带气旋的双风速峰值相比,也存在特殊性。一般而言,出现双风速峰值的热带气旋往往RMW较小,在20km以内,然而海燕的RMW略大于这个范围,大概在25~26km左右,是比较不常见的。
另一个特殊性是,海燕在4~5km的这个风速峰值尤其的强。该层面的的环平均风速比2km高度处高出了10m/s,接近20kt;该层面也有明显更大的(高风速)风圈;而且,这个风速峰值在垂直方向上的延伸范围也很大,在6km的高度上依然有非常强劲的84.2m/s的环平均风。海燕这个风速峰值强代表了此处的超梯度风也很强,而相关研究指出,两个风速峰值之间的次梯度风的偏弱的幅度与超梯度风偏强的程度高度正相关。因此,2km处的次梯度风的偏弱幅度也应该较大,进一步造成jma论文中风速的低估以及气压的高估。
2021年06月05日 10点06分 47
吧务
level 15
5. 海燕气压场可能的不对称性对DR法气压推估的影响
DR法的一个重要假设,
是热带气旋气压场的不对称性小到可以基本忽略。DR法假设热带气旋任意方向的气压梯度都相同,并使用
环平均风速计算气压梯度。然而在实际情况中,由于移速或是结构等原因,部分热带气旋的不对称性是显著的。
海燕拥有着极端的移速,因此可以猜测它的气压场也会出现一定的不对称性,导致DR法对海燕气压存在高估。
海燕在北侧强大的副热带高压引导下快速西行,在登陆前的移速约为40km/h,这在顶级热带气旋里是非常罕见的,仅有1978年的Rita和它的移速大致相仿。海燕极端移速导致了它的风场的不对称性,如上图所示,海燕北侧的4km高度最大风速比环平均风速高出20m/s(39kt),最大风速比RMW上最小风速高出约25m/s(49kt)。DR法使用了环平均风速来估计海燕的气压梯度,而Carl认为,
在风速明显偏高的北侧眼墙,存在更高的眼墙气压梯度。在海燕进入莱特湾之际,吉万雷达站从海燕北侧逐渐进入眼墙,因此应该记录到相比DR法估计更高的气压梯度。实际上,吉万雷达站在2030z以后的变压曲线确实印证了这一点。
因此,DR法推估的海燕中心气压应该有一定高估。
2021年06月05日 12点06分 48
丽塔应该也差一点的吧。
2024年12月04日 11点12分
level 11
[真棒]
2021年06月05日 12点06分 49
level 13
@三氧化二氦
懂得都懂[阴险]
2021年06月05日 12点06分 50
level 11
别的台,分析起来各种跌落神坛[阴险]
海燕就不一样了,越分析越离谱[滑稽],不愧是你燕王,永远滴世纪超台[真棒]
2021年06月05日 13点06分 51
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