气象要素变化对台风影响评估技术制造技术

本发明专利技术适用于人工影响天气领域，提供了一种气象要素变化对台风影响评估技术，包括：获取台风发展演变过程的背景场资料；从背景场资料提取关注的气象要素场数据；根据需求对气象要素场数据进行修改；利用修改后的气象要素场数据替代修改前的气象要素场数据，形成修改后的、新的背景场资料；利用数值模式开展基于原背景场资料和修改后的背景场资料的台风模拟试验；分析模式输出结果，定量评估气象要素场的变化对台风强度和路径的影响。本发明专利技术提供的技术解决了影响台风发展演变的气象要素评估问题，可用于评估不同气象要素对台风发展演变过程的影响程度，进而可得到台风发展演变对不同气象要素的敏感程度，从而为从工程应用角度开展人工影响台风试验提供了理论和技术支撑。

Typhoon impact assessment technology with the change of meteorological elements

The invention is suitable for the artificial weather field, providing a meteorological factor change assessment technique for typhoon influence, including: obtaining the background data from the evolution process of the typhoon, extracting the meteorological element data from the background data, modifying the meteorological element field data according to the demand and using the modified gas. The image factor field data is replaced by the modified meteorological element data to form the modified and new background data, and the typhoon simulation test based on the original background data and the modified background data is carried out by the numerical model, and the output results of the model are analyzed to evaluate the intensity and path of the typhoon. Influence. The technology provided by this invention solves the problem of meteorological factors assessment affecting the development and evolution of typhoon, and can be used to evaluate the influence of different meteorological elements on the development and evolution of typhoon, and then the sensitivity of typhoon development to different meteorological elements can be obtained, thus the artificial influence of typhoon test from the angle of engineering application is carried out. It provides theoretical and technical support.

【技术实现步骤摘要】
气象要素变化对台风影响评估技术
本专利技术属于大气科学领域，涉及一种气象要素变化对台风影响评估技术。
技术介绍
台风是一种发生在热带洋面上具有暖心结构的气旋性涡旋，可带来狂风、暴雨、巨浪、风暴潮等，对人类活动具有巨大的影响。如果能用人工方法对台风施加影响，包括台风强度、移动速度和方向、降水分布等，可使台风听命人的意志，达到趋利避害的目的。台风发生、发展的必要条件可归纳为四个方面：热力条件、初始扰动、一定的地转偏向力作用和对流层风速垂直切变小。如果对台风进行人工影响，可从上述四个方面寻找方法。申请号97115738.3的专利技术专利公开了一种减除台风和沙漠风暴的技术，该专利技术是爆破器材在无限空气介质中爆炸产生的强烈冲击波超压来抵消台风和沙漠风暴气旋的内外压力差，使气旋高速旋转的能量逐渐减少至消除。申请号200510123121.6的专利技术专利公布了一种消除台风的方法，该专利技术通过发射制冷弹头在高温气团区域，使冷热空气中和，以消除台风。申请号201210112042.5的专利技术专利公布了一种台风飓风轨迹的预见及干预方法，该方法是将携带特定电荷及微电荷的，类似于火山灰或盐水的液状、粉状干预制剂，播散在预定区域，以达到人为削弱、缓解台风和飓风能量，人为改变台风、飓风轨迹的目的。申请号201210005090.4的专利技术专利公布了一种防止龙卷风、台风和飓风对人类社会危害的方法，该方法在需要防范的区域适时向空中排放热空气，致使这一区域上下的温度差降低，这样龙卷风、台风或飓风因这一区域的热能不充足而不能直接进入这一区域，灾害就可避免或减轻。彭跃华等(2014)对目前人工影响台风的多种技术原理进行了总结，并从动力学角度提出了人工影响台风的新方法。以上方法是从理论或工程应用角度提出人工影响台风的具体做法，均可归纳到改变台风发生、发展必要条件的四个方面，但是关于台风影响效果如何没有进行评估。
技术实现思路
为了解决上述存在问题，本专利技术的目的是，采用数值仿真方法，提供一种气象要素变化对台风影响评估技术，解决影响台风发展演变的气象要素评估问题。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：气象要素变化对台风影响评估技术，包括如下步骤：(1)获取台风发展演变过程的背景场资料；(2)从背景场资料提取关注的气象要素场数据；(3)根据需求对气象要素场数据进行修改；(4)利用修改后的气象要素场数据替代修改前的气象要素场数据，形成修改后的、新的背景场资料；(5)利用数值模式开展基于原背景场资料和修改后的背景场资料的台风模拟试验；(6)分析模式输出结果，定量评估气象要素场的变化对台风强度和路径的影响。采用24小时、48小时、72小时等强度变化量和路径偏移量作为评估指标，具体为：24小时强度变化量为式中，ΔI24为24小时强度变化量；N＝24/ΔT；i＝1，2，L，N；ΔT为背景场资料的间隔时间长度(一般为3小时或6小时)；分别为采用修改后和修改前的背景场资料模拟得到的第i个时刻的台风强度；24小时路径偏移量为式中，ΔS24为24小时路径偏移量；分别为采用修改后和修改前的背景场资料模拟得到的第i个时刻的台风位置；为两点间的距离；48小时强度变化量和路径偏移量的计算时间为第25～第48小时；72小时、96小时等强度变化量和路径偏移量的计算依此类推。优选地，所述背景场资料包括NCEP再分析资料、ERA再分析资料、JRA再分析资料以及可驱动数值模式运行的其他气象资料。优选地，所述数值模式包括所有可进行台风过程模拟的天气或气候模式。优选地，所述表示台风强度的指标包括台风近中心最低气压或台风近中心最大风速。优选地，所述台风路径为台风近中心最低气压位置演变。本专利技术提供的气象要素场变化对台风影响评估技术，可用于评估不同气象要素对台风发展演变过程的影响程度，进而可得到台风发展演变对不同气象要素的敏感程度，从而为从工程应用角度开展人工影响台风试验提供了理论和技术支撑。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。图1为温度场改变区域(C区)；图2为模拟区域范围；图3为“凤凰”台风近中心最低气压(单位：hPa)演变；图4为“凤凰”台风近中心最大风速(单位：m/s)演变；图5为“凤凰”台风移动路径。具体实施方式为了使本专利技术的技术方案更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下结合附图对本专利技术实施例作进一步详细说明。第一步，获取台风发展演变过程的背景场资料。实施例以2008年“凤凰”台风为例。“凤凰”台风于2008年7月25日06时(UTC，下同)生成，26日在台湾以东洋面加强为强热带风暴，并于26日09时加强为台风，27日12时进一步加强为强台风，27日22时30分在台湾花莲登陆，之后继续向西北方向行进，强度有所减弱，并于7月28日14时在福建省福清市东瀚镇再次登陆，30日06时在江西鄱阳县境内减弱为热带低压，中央气象台于30日18时对其停止编号。选取25日12时～30日12时为研究时段，从NCEP官网获取分辨率为1°×1°、6小时一次的FNL资料，作为背景场资料。第二步，从背景场资料提取关注的气象要素场数据。选取7月25日12时为关注时段，采用wgrib2软件为工具，在dos系统状态下提取该时段FNL资料所关注的1000mb至10mb共26层温度场数据，该数据格式为grib2。第三步，根据需求对气象要素场数据进行修改。首先，利用wgrib2工具将grib2格式的温度场数据转为文本格式。然后，编辑Fortran程序，对25日12时台风中心区域(15°N-30°N，120°E-140°E)范围的26层温度场数据进行修改，输出修改后的文本格式的温度场数据。图1为温度场改变的区域(C区)的。实施例将该区域温度场增加2℃。第四步，利用修改后的气象要素场数据替代修改前的气象要素场数据，形成修改后的、新的背景场资料。首先，利用wgrib2工具将修改后的文本格式的温度场数据转为grib2格式。然后，将其替换修改前的温度场数据，形成新的背景场资料。第五步，利用数值模式开展基于原背景场资料和修改后的背景场资料的台风模拟试验。采用原背景场资料开展的台风模拟试验称为控制试验，采用修改后的背景场资料开展的台风模拟试验称为敏感性试验。实施例开展的两个试验分别用cont和test+2C表示。台风模拟采用的数值模式为WRF模式3.7.1版本，主要物理过程方案为：Lin微物理方案、RRTM长波辐射方案、Dudhia短波辐射方案、YSU边界层方案、Kain-Fritsch(newEta)积云参数化方案，水平分辨率分别为30km，中心位于(26°N，123°E)，垂直方向30层，时间积分步长180s，积分时间从2008年7月25日12时至30日12时，模式输出资料时间间隔为3小时，图2给出模式模拟区域范围。第六步，分析模式输出结果，定量评估气象要素场的变化对台风强度和路径变化。首先，定性给出模拟时间段台风强度和路径变化对比图。图3、图4分别为两个试验得到的“凤凰”台风近中心最低气压、近中心最大风速对比，图5为“凤凰”台风移动路径对比。然后，分别采用公式(1)和公式(2)定量计算强度变化量和路径偏移量，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气象要素变化对台风影响评估技术，其特征在于，包括如下步骤：(1)获取台风发展演变过程的背景场资料；(2)从背景场资料提取关注的气象要素场数据；(3)根据需求对气象要素场数据进行修改；(4)利用修改后的气象要素场数据替代修改前的气象要素场数据，形成修改后的、新的背景场资料；(5)利用数值模式开展基于原背景场资料和修改后的背景场资料的台风模拟试验；(6)分析模式输出结果，定量评估气象要素场的变化对台风强度和路径的影响。采用24小时、48小时、72小时等强度变化量和路径偏移量作为评估指标，具体为：24小时强度变化量为

【技术特征摘要】
1.一种气象要素变化对台风影响评估技术，其特征在于，包括如下步骤：(1)获取台风发展演变过程的背景场资料；(2)从背景场资料提取关注的气象要素场数据；(3)根据需求对气象要素场数据进行修改；(4)利用修改后的气象要素场数据替代修改前的气象要素场数据，形成修改后的、新的背景场资料；(5)利用数值模式开展基于原背景场资料和修改后的背景场资料的台风模拟试验；(6)分析模式输出结果，定量评估气象要素场的变化对台风强度和路径的影响。采用24小时、48小时、72小时等强度变化量和路径偏移量作为评估指标，具体为：24小时强度变化量为式中，ΔI24为24小时强度变化量；N＝24/ΔT；i＝1，2，L，N；ΔT为背景场资料的间隔时间长度(一般为3小时或6小时)；分别为采用修改后和修改前的背景场资料模拟得到的第i个时刻的台风强度；24小时路径偏移量为式中，ΔS24为24小...

【专利技术属性】
技术研发人员：宿兴涛，魏强，张志标，许丽人，
申请(专利权)人：北京应用气象研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11