要预判台风的威力,得给它量量“三围”

作者: 陈可鑫

来源: 科学大院

发布日期: 2021-07-24

本文详细介绍了台风的“三围”即各级风圈的测量方法及其在台风预报中的重要性,探讨了台风低层风场的结构和变化,以及如何通过数学模型和统计方法来预报台风风圈的变化。

今年第6号台风“烟花”与第7号台风“查帕卡”相继在西太平洋上出现,预计将登陆我国沿海地区,这里大院er提醒各地的小伙伴,时刻关注天气信息,尤其是台风登陆区域的朋友们,一定要做好相关防范措施。

在7月20日14时,“烟花”的七级风圈半径为180-300公里,十级风圈半径为60公里;“查帕卡”的七级风圈半径80-100公里,十级风圈半径40公里,十二级风圈半径20公里。台风各级风圈大小就是台风的“三围”了,关注它们对我们评估台风致灾影响范围和程度非常重要。

台风风圈与台风低层风场密切相关,在解答“台风风圈是什么”这个问题之前,需要先了解台风低层风场的分布形态。人们发现台风引起的风暴潮、沿海漫滩等次生灾害主要与台风的低层风场有关,台风低层风场的变化也逐渐受到人们的重视。

随着观测技术水平的不断提高,高时空分辨率的台风观测资料使人们能够进一步了解台风低层风场的精细结构。台风中心是个低压中心,因此气流会从四面八方涌来,不断向台风中心汇集,在北半球呈现出逆时针旋转的涡旋形态,并且台风中心气压越低,近中心附近涌入的气流风速也越大。

在将台风的结构近似视为对称规则的圆形后,人们把方位平均后的低层风场风速画在一个以台风中心为原点,以半径为横轴,风速为纵轴的坐标系中,这样就得到了台风低层风场的径向分布廓线。通过这条曲线,便能直观地把握台风低层风速是如何随离台风中心的距离而变化的。

根据风速径向廓线,在最大风速半径外,当方位平均风速衰减至一定大小时,与之对应的是距离台风中心的半径大小。若在台风中心以该半径画一个圈,便得到一个风圈,表示的就是最大风速半径外,台风低层风场中大于某一特定风速的风场所覆盖的范围。

在了解台风低层风场结构后,如何预报未来风场的变化,做好预警,就是气象预报员们重点要关注的问题了。但登场的台风各具秉性脾气,各有各的不同,预报员们该如何是好呢?

如荀子所言:“千举万变,其道一也”。虽然每个台风风场不尽相同,根据每时每刻变化的风场都能得到一条不一样的径向风速廓线。但这些廓线的基本特征是一致的,也就能用数学方程组来进行描述。

在掌握近似刻画台风低层风场的廓线方程后,只要调控方程中的关键参数,就能对看似变化莫测的台风风场有大致把握。进一步研究发现,台风风圈变化通常不会十分迅速,其大小具有一定的持续性。因此,基于气候性和持续性这两个特性,科研人员构建了风圈预报的“气候持续性模型”(CLIPER),能根据实时的风圈数据预报未来的风圈变化。

随着人们对“台风之谜”的刨根问底,影响台风风场变化的因子一个个浮出水面(如台风的中心位置、强度、环境湿度、海表温度、以及环境背景环流等)。观测资料的不断丰富与积累,也使人们能够尝试从统计的角度构建台风风圈预报的数学模型。

由于自然世界的复杂性,在目前有限的理论知识和观测数据的基础上,人们只能通过把握主要矛盾、简化问题的做法来认识复杂多变的台风风场结构。以上介绍的风圈预报方法虽然从不同的角度出发,且预报的准确性还有待提高,但都在实际的预报业务中派上了用场。也许在未来的某一天,随着对台风认识的不断深入,我们不仅能准确测量台风的“三围”,还能了解更多台风的秘密。

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