熱帶氣旋引發(fā)沿海地區(qū)瞬時(shí)極大風(fēng)風(fēng)速預(yù)報(bào)方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及分析及測(cè)量控制技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于熱帶氣旋在沿海地區(qū)引 發(fā)的瞬時(shí)極大風(fēng)風(fēng)速預(yù)報(bào)方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 國(guó)際慣例依據(jù)熱帶氣旋（也常常俗稱為颶風(fēng)、臺(tái)風(fēng)或熱帶風(fēng)暴等）中心附近最大 風(fēng)力將熱帶氣旋分為：熱帶低壓（Tropicaldepression)，最大風(fēng)速6~7級(jí)，（10. 8-17.lm/ s);熱帶風(fēng)暴（Tropicalstorm)，最大風(fēng)速8~9級(jí)，（17. 2~24. 4m/s);強(qiáng)熱帶風(fēng)暴（Severe 1：1'〇卩;[0&181:01'111)，最大風(fēng)速10~11級(jí)，（24.5~32.6111/8);臺(tái)風(fēng)（17-口]1〇〇11)，最大風(fēng)速 12 ~13 級(jí)，（32. 7m/s~41. 4m/s);強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（severetyphoon)，最大風(fēng)速 14 ~15 級(jí)（41. 5m/ s~50. 9m/s);超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（SuperTyphoon)，最大風(fēng)速彡16級(jí)（彡51. 0m/s)。熱帶氣旋是 最具破壞力的自然災(zāi)害之一，其引起的強(qiáng)風(fēng)對(duì)人員、農(nóng)作物、房屋、船只等造成巨大的傷亡 和破壞。
[0003] 以往熱帶氣旋引發(fā)局地瞬時(shí)極大風(fēng)的研究以定性結(jié)論居多，定量的分析較少。在 過(guò)去的幾十年里，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（NumericalWeatherPrediction,NWP)模式預(yù)報(bào)熱帶氣旋 路徑的能力得到大幅度提高。相比較之下，在熱帶氣旋風(fēng)速預(yù)報(bào)方面，由于精度的限制，數(shù) 值預(yù)報(bào)模型還無(wú)法取得良好的預(yù)報(bào)效果，因此研究一種數(shù)學(xué)模型以外的預(yù)報(bào)方法來(lái)及時(shí)準(zhǔn) 確地做好熱帶氣旋引發(fā)瞬時(shí)極大風(fēng)風(fēng)速的預(yù)報(bào)預(yù)警是一項(xiàng)極其需要加強(qiáng)的工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論，解決傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法準(zhǔn)確地做出熱帶氣旋 引發(fā)沿海地區(qū)瞬時(shí)極大風(fēng)的風(fēng)速預(yù)報(bào)問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明的目的是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0006] -種熱帶氣旋引發(fā)沿海地區(qū)瞬時(shí)極大風(fēng)風(fēng)速預(yù)報(bào)方法，包括以下步驟：
[0007] 收集對(duì)待測(cè)地區(qū)有大風(fēng)影響的歷史熱帶氣旋數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)時(shí)間所述待測(cè)地區(qū)的 小時(shí)瞬時(shí)極大風(fēng)風(fēng)速歷史數(shù)據(jù)；
[0008] 根據(jù)強(qiáng)度對(duì)所述歷史熱帶氣旋數(shù)據(jù)進(jìn)行分類得到各類熱帶氣旋的數(shù)據(jù)；
[0009] 將所述待測(cè)地區(qū)的預(yù)測(cè)范圍劃分為多個(gè)ΓΧΓ的正方形經(jīng)煒度網(wǎng)格，針對(duì)每 一類熱帶氣旋，在所述網(wǎng)格內(nèi)同一個(gè)熱帶氣旋只選取待測(cè)地區(qū)出現(xiàn)最大瞬時(shí)極大風(fēng)速的路 徑點(diǎn)，并計(jì)算所述路徑點(diǎn)與所述待測(cè)地區(qū)的距離和方位，繪制所述各類熱帶氣旋引發(fā)所述 待測(cè)地區(qū)瞬時(shí)極大風(fēng)風(fēng)速的位置空間分布圖；以及
[0010] 根據(jù)未來(lái)待預(yù)測(cè)熱帶氣旋的強(qiáng)度及路徑信息結(jié)合所述瞬時(shí)極大風(fēng)位置空間分布 圖預(yù)測(cè)和輸出所述未來(lái)待預(yù)測(cè)熱帶氣旋到達(dá)預(yù)測(cè)地點(diǎn)時(shí)所述待測(cè)地區(qū)將出現(xiàn)的瞬時(shí)極大 風(fēng)的風(fēng)速。
[0011] 本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，根據(jù)強(qiáng)度對(duì)所述歷史熱帶氣旋數(shù)據(jù)進(jìn)行分類的步驟包 括：
[0012] 將熱帶氣旋1的所有路徑點(diǎn)根據(jù)其當(dāng)時(shí)的強(qiáng)度級(jí)別分為SuTY路徑點(diǎn)集1，STY路 徑點(diǎn)集1，TY路徑點(diǎn)集1，STS路徑點(diǎn)集1，TS路徑點(diǎn)集1，TD路徑點(diǎn)集1 ;將熱帶氣旋2的所 有路徑點(diǎn)根據(jù)其當(dāng)時(shí)的強(qiáng)度級(jí)別分為SuTY路徑點(diǎn)集2,STY路徑點(diǎn)集2,TY路徑點(diǎn)集2,STS 路徑點(diǎn)集2,TS路徑點(diǎn)集2,TD路徑點(diǎn)集2 ;…；以此類推；
[0013] 將SuTY路徑點(diǎn)集1，SuTY路徑點(diǎn)集2,SuTY路徑點(diǎn)集3,…，重新歸類為SuTY路 徑點(diǎn)集；將STY路徑點(diǎn)集1，STY路徑點(diǎn)集2,STY路徑點(diǎn)集3,…，重新歸類為STY路徑點(diǎn) 集；…；以此類推；
[0014] 其中，所述SuTY表示超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、所述STY表示強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、所述TY表示臺(tái)風(fēng)、所述STS 表示強(qiáng)熱帶風(fēng)暴、所述TS表示熱帶風(fēng)暴、所述TD表示熱帶低壓。
[0015] 本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，在計(jì)算所述路徑點(diǎn)與所述待測(cè)地區(qū)的距離和方位的步驟 中，針對(duì)每一個(gè)所述路徑點(diǎn)的數(shù)據(jù)，使用公式（1)計(jì)算其與待測(cè)地區(qū)的距離：
[0016]
(1.)
[0017] 其中，LjPΦi是一個(gè)點(diǎn)的經(jīng)度與煒度，1^2和Φ2是另一個(gè)點(diǎn)的經(jīng)度與煒度，R為 地球半徑，S則是兩個(gè)點(diǎn)之間的距離；
[0018] 針對(duì)每一個(gè)所述路徑點(diǎn)的數(shù)據(jù)，使用公式（2)計(jì)算其相對(duì)于待測(cè)地區(qū)的方位：
[0019]
(2):
[0020] 其中，α為點(diǎn)B相對(duì)于點(diǎn)A的方位角，1^和Φ1是點(diǎn)A的經(jīng)度與煒度，LjPΦ2是 點(diǎn)B的經(jīng)度與煒度，Θ滿足公式（3):
[0021] cos(Θ) =cos(90-Φ2)cos(90-Φ》+sin(90-Φ2)sin(90-Φ》cos(Χ2-Ι^) (3)
[0022] 當(dāng)點(diǎn)B位于相對(duì)于A的第一象限時(shí)，方位角為a;當(dāng)B位于A第二象限時(shí)，方位角 為360+a;當(dāng)B位于A第三及第四象限時(shí)，方位角為180-a。
[0023] 本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述未來(lái)待預(yù)測(cè)熱帶氣旋的強(qiáng)度和路徑信息根據(jù)數(shù)值天 氣預(yù)報(bào)模型以及氣象預(yù)報(bào)員的經(jīng)驗(yàn)獲得。
[0024] 一種熱帶氣旋引發(fā)沿海地區(qū)瞬時(shí)極大風(fēng)風(fēng)速預(yù)報(bào)系統(tǒng)，包括：
[0025] 數(shù)據(jù)收集模塊，用于收集對(duì)待測(cè)地區(qū)有大風(fēng)影響的歷史熱帶氣旋數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)時(shí) 間所述待測(cè)地區(qū)的小時(shí)瞬時(shí)極大風(fēng)風(fēng)速歷史數(shù)據(jù)；
[0026] 分類模塊，用于根據(jù)強(qiáng)度對(duì)所述歷史熱帶氣旋數(shù)據(jù)進(jìn)行分類得到各類熱帶氣旋的 數(shù)據(jù)；
[0027] 數(shù)據(jù)處理模塊，用于將所述待測(cè)地區(qū)的預(yù)測(cè)范圍劃分為多個(gè)ΓΧΓ的正方形 經(jīng)煒度網(wǎng)格，針對(duì)每一類熱帶氣旋，在所述網(wǎng)格內(nèi)同一個(gè)熱帶氣旋只選取待測(cè)地區(qū)出現(xiàn)最 大瞬時(shí)極大風(fēng)速的路徑點(diǎn)；并計(jì)算所述路徑點(diǎn)與所述待測(cè)地區(qū)的距離和方位，繪制所述各 類熱帶氣旋引發(fā)所述待測(cè)地區(qū)瞬時(shí)極大風(fēng)風(fēng)速的位置空間分布圖；以及
[0028] 輸出模塊，用于根據(jù)未來(lái)待預(yù)測(cè)熱帶氣旋的強(qiáng)度和路徑信息結(jié)合所述瞬時(shí)極大風(fēng) 位置空間分布圖預(yù)測(cè)和輸出所述未來(lái)待預(yù)測(cè)熱帶氣旋到達(dá)預(yù)測(cè)地點(diǎn)時(shí)所述待測(cè)地區(qū)將出 現(xiàn)的瞬時(shí)極大風(fēng)的風(fēng)速。
[0029] 本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述分類模塊包括：
[0030] 分類子模塊，用于將熱帶氣旋1的所有路徑點(diǎn)根據(jù)其當(dāng)時(shí)的強(qiáng)度級(jí)別分為SuTY路 徑點(diǎn)集1，STY路徑點(diǎn)集1，TY路徑點(diǎn)集1，STS路徑點(diǎn)集1，TS路徑點(diǎn)集1，TD路徑點(diǎn)集1 ;將 熱帶氣旋2的所有路徑點(diǎn)根據(jù)其當(dāng)時(shí)的強(qiáng)度級(jí)別分為SuTY路徑點(diǎn)集2,STY路徑點(diǎn)集2,TY 路徑點(diǎn)集2,STS路徑點(diǎn)集2,TS路徑點(diǎn)集2,TD路徑點(diǎn)集2 ;…；以此類推；
[0031] 歸類子模塊，用于將SuTY路徑點(diǎn)集1，SuTY路徑點(diǎn)集2,SuTY路徑點(diǎn)集3,…，重新 歸類為SuTY路徑點(diǎn)集；將STY路徑點(diǎn)集1，STY路徑點(diǎn)集2,STY路徑點(diǎn)集3,…，重新歸類為 STY路徑點(diǎn)集；…；以此類推；
[0032] 其中，所述SuTY表示超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、所述STY表示強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、所述TY表示臺(tái)風(fēng)、所述STS 表示強(qiáng)熱帶風(fēng)暴、所述TS表示熱帶風(fēng)暴、所述TD表示熱帶低壓。
[0033] 本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述未來(lái)待預(yù)測(cè)熱帶氣旋的強(qiáng)度和路徑信息根據(jù)數(shù)值天 氣預(yù)報(bào)模型以及氣象預(yù)報(bào)員的經(jīng)驗(yàn)獲得。
[0034] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出了一種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法定量分析和預(yù)報(bào)熱帶氣旋引發(fā)沿 海地區(qū)發(fā)生瞬時(shí)極大風(fēng)的風(fēng)速，為氣象局發(fā)布熱帶氣旋大風(fēng)預(yù)報(bào)預(yù)警提供參考。
[0035] 上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他