基本信息
- 项目名称：
- 西北太平洋台风眼形态特征研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 利用日本气象厅的Best Track资料与日本国立情报学研究所和美国海军研究实验室的卫星遥感图像资料，对西北太平洋海域台风眼的形态特征进行了统计分析研究。研究表明，当台风强度达到峰值时，台风眼各形态的出现频率由高到低依次为圆形、开放形与多边形。在台风生命周期内，台风眼的各形态可能交替出现，并对台风强度变化具有指示意义，其中同心眼的特殊性获得了强调。此外，还对部分类型台风眼的时空分布特征进行了讨论。
- 详细介绍：
- 台风是发生在西北太平洋洋面上的一种强烈的气旋性涡旋系统，常伴有大风、暴雨等剧烈的天气，具有很强的破坏力。在台风中心附近，通常可以观测到部分天气相对平静的区域，该区域一般被称为“台风眼”(typhoon eye)。“台风眼”的外侧多有眼壁(eyewall)结构，表现发展旺盛的环状或近环状雷暴云带。“台风眼”的形态实质上是指台风眼壁内缘的形状。本文利用日本气象厅(JMA)的Best Track资料与日本国立情报学研究所(NII)和美国海军研究实验室(NRL)的卫星遥感图像资料，对2001年1月1日至2009年12月31日发生于100°E至180°E间北半球太平洋、南海海域(以下简称西北太平洋海域)所有强度达到台风级别的热带气旋进行研究，对“台风眼”的形状以及外围云带形态特征进行分类分析，在自主提出台风眼分类方法的基础上，对2001年至2009年西北太平洋共计131个台风个例进行了分类统计。研究表明，当台风强度达到峰值时，台风眼各形态的出现频率由高到低依次为圆形、开放形与多边形。在台风生命周期内，台风眼的各形态可能交替出现，并对台风强度变化具有较强的指示意义，其中同心眼的特殊性获得了强调。此外，还对部分类型台风眼的时空分布特征进行了讨论。本研究不仅研究区域针对性强，而且所涉及的台风个例较多，统计结果确实可信。本研究提出的眼区分类方法基本涵盖了该十年间西北太平洋出现过的所有眼区形态，分类方法简单，标准明确，易于把握。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本文利用2001年1月到2009年12月的日本气象厅的Best Track资料与卫星遥感图像资料，对发生在西北太平洋台风“眼”的形状以及外围云带形态特征进行分类分析， 归纳总结过去10年台风的眼区形态以及云带特征，分析数据，提出一种眼区形态的分类方案，运用该方案对台风中心达到最大风速时的眼去形态进行分类，并对特殊的眼区形态进行了深入研究。
科学性、先进性及独特之处
- 台风眼区形态与结构对热带气旋具有重要意义。本研究利用Best Track数据与卫星遥感资料，对2001年1月1日至2009年12月31日发生于100°E至180°E间北半球太平洋、南海海域所有强度达到台风级别的热带气旋进行研究。本研究不仅研究区域针对性强，而且所涉及台风个例较多，统计结果确实可信。提出的眼区分类方法基本涵盖了十年间西北太平洋出现过的所有眼区形态，分类方法简单，标准明确，易于把握。
应用价值和现实意义
- 本研究提出的眼区分类方法基本涵盖了该十年间西北太平洋出现过的所有眼区形态，分类方法简单，标准明确，易于把握，具有较好的推广前景。由于统计样本的多样性得到了较好的满足，所以本研究提出的关于不同眼区形态间的联系、同心结构相关的统计分析结果以及台风强度极大时眼区形态的相关统计结果均确实可信，对于台风的气候学研究以及预报业务具有一定学术价值。
学术论文摘要
- 利用日本气象厅(JMA)的Best Track资料与日本国立情报学研究所(NII)和美国海军研究实验室(NRL)的卫星遥感图像资料，对西北太平洋海域台风眼的形态特征进行了初步统计分析研究。在自主提出台风眼分类方法的基础上，对2001年至2009年西北太平洋共计131个台风个例进行了分类统计。研究表明，当台风强度达到峰值时，台风眼各形态的出现频率由高到低依次为圆形、开放形与多边形。在台风生命周期内，台风眼的各形态可能交替出现，并对台风强度变化具有较强的指示意义，其中同心眼的特殊性获得了强调。此外，还对部分类型台风眼的时空分布特征进行了讨论。
获奖情况
- 获得了2009—2010年XXXX大学本科生研究发展计划优秀项目奖，并在XXXX大学学报2010年10月份增刊中发表。
鉴定结果
- 校审93分，自然科学组第二名。
参考文献
- [1]Dvorak,V.F.,1975:Tropical Cyclone Intensity Analysis and Forecasting from Satellite Imagery.Mon.Wea.Rev.,103,420–430. [2]Fortner,L.E.,1958:Typhoon Sarah,1956.Bull.Amer.Meteor.Soc.,39,633–639. [3]Haurwitz,B.,1935:The Height of Tropical Cyclones and of the“Eye”of the Storm.Mon.Wea.Rev.,63,45–49.
同类课题研究水平概述
- 台风是发生在西北太平洋洋面上的一种强烈的气旋性涡旋系统，常伴有大风、暴雨等剧烈的天气，具有很强的破坏力。在台风中心附近，通常可以观测到部分天气相对平静的区域，该区域一般被称为“台风眼”(typhoon eye)。“台风眼”的外侧多有眼壁结构，表现发展旺盛的环状或近环状雷暴云带。“台风眼”的形态实质上是指台风眼壁内缘的形状。 在对热带气旋的研究中，“台风眼”很早受到了人们的注意。Haurwitz利用观测资料估算了“台风眼”暖心结构的高度，同时描绘了眼区的基本结构。此后Kuo、Malkus等人初步探讨了“台风眼”形成与维持过程中的一些问题，为早期的热带气旋研究做出了重要贡献。 随着气象观测技术的进步，一些新的“台风眼”形态陆续被发现。Fortner利用雷达观测资料首先对同心眼(concentric eye)结构进行了描述，此后该结构一直被认为是特殊个例而未引起广泛注意。Willoughby分析了1969年至1971年的机载雷达探测资料，指出同心眼通常在台风最强后出现，并强调这样的台风个例数目很有可能被低估。Houze等人探讨了飓风强度与眼区替代循环(eyewall replacement cycle)过程的关系，同心眼被认为是该过程的反映。 Knaff和Kossin对大西洋和东太平洋的热带气旋进行了研究，引入了环形飓风(annular hurricanes)概念，随后他们与Cram等人提出了该类飓风的客观识别方案。Musgrave等人分析了1989年至2006年大西洋上生成的飓风，给出一类以快速增强发展为特征的小眼区(pinhole eye)热带气旋的定义。 针对热带气旋的预报业务，Dvorak提出了一套界定台风眼区的有无、大小、完整与否等特征的方案。Dvorak的研究表明台风眼区结构与热带气旋强度间存在密切的联系。观测分析也表明，形成眼区的热带气旋通常有迅速增强的现象，而气旋的组织性也会得到加强。理论和数值研究同样指出，台风眼区与眼壁结构对热带气旋状态的维持及强度变化有重要作用。 综上所述可以看出，台风眼的形态与结构对台风具有重要意义，但目前的工作大多局限于北大西洋和东太平洋海域。由于不同海域的地理环境与气候背景等多方面存在明显差异，故是否能将其它海域的研究成果直接应用于西北太平洋还存在较大的疑问。
