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【闲聊娱乐】移速和最大风半径如何影响实测风速的解读

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这周做了一些关于实测的投落送(dropsonde)的分析,获取了一些值得注意的结果
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IP属地:英国1楼2025-05-11 00:55回复
    二楼省流:折算系数很容易出现系统性误差,因为最高一分钟平均风速换个名字、就是N小时中的最高一分钟阵风,如何处理这方面的风速波动非常关键
    常规C4-5台风(RMW大约20km)的折算系数大约是0.915,但误差范围大概有0.05。用十分钟持续风速的话,比较确定是0.85。
    RMW每变小一半,折算系数增加0.04-0.05
    每存在1kt顺着方向的移速,折算后结果要倒扣0.6kt;也可以说0移速的C4-C5的折算系数会比普通移速的高出0.04


    IP属地:英国5楼2025-05-11 01:04
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      2025-10-11 17:49:24
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      第一阶段是求出有普遍代表性的折算系数
      那么首先可以给出这两张图:


      首先FL风速(飞行层面风速)就有两种,最高10秒平均和最高30秒平均。这俩涉及到的空间采样范围大约是1.2km和3.6km,我认为后者稍微更能代表FL的真实最大平均风速。业务上常用10s FL、这也的确更能避免采样不到小RMW台风的眼墙
      台风移速有影响,所以先使用简单的向量计算来扣除移速,然后图二给出了投落送海面风速和FL风速之间的散点图。


      IP属地:英国6楼2025-05-11 01:10
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        上面的0.8409可以认为是全象限折算系数的绝对下限,因为投落送的空间采样能力非常弱。飞机可以飞好几公里算不同半径的风速,但投落送随风飘动,不管是在什么高度,风速期望值必然低于该高度的RMW风速。在FL层面本身也能看见这个现象:


        IP属地:英国7楼2025-05-11 01:13
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          在已知台风中心位置、RMW、投落送释放位置的条件下,可以分析投落位置如何影响最终风速。不过可以先看到投落送无法成功采样到飞行层面本身的最高风速。一个具有一定代表性的最大风区域厚度是RMW的30%,而在这样的一个半径区间内,投落送平均采样到的FL风速大约是10s FL的92%而已。

          投落送的起始风速并不是飞机最大风速,所以计算海面风速:飞行层面风速时,结果会随着选择使用飞机给的风速(蓝点)还是使用投落送自身风速(橙点)而发生显著变化。上图把总量2000左右的投落送按照标准化释放半径(也就是原半径÷最大风半径)分类、计算对数平均,可以从蓝点看到从0.8倍FL最大风半径释放投落送、最有可能投到地面最大风。这是体育场效应的一个体现,RMW随着高度下降而缩小。
          蓝点走势看不出眼内风速下滑,背后应该有好几个原因,主要的应该是筛选时已经剔除了从头到尾都没进眼墙的投落送,然后就是台风中心位置或RMW可能不准确、因此实际释放半径没那么小(实测人员也没有理由故意在中心和眼墙中间不上不下的地方投出投落送),也可能是下落轨迹被乱流影响,落水时半径偏离了释放时的半径、抹平了海面RMW的峰值


          IP属地:英国8楼2025-05-11 01:27
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            取平均前是这样子的,发散比较严重


            IP属地:英国9楼2025-05-11 01:28
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              稍作分析:
              10s FL风速设为100%,更代表实际平均风速的30s FL大约是97%
              在飞行层面眼墙时,投落送踩不中RMW,得到的平均风速只有大约92%
              同样在类似厚度的眼墙区域内,海面平均风速大约是10s FL的84%
              那么海面精准踩中眼墙的话,估算得知平均风速大约是84%/92%*97% = 88.5%
              平均风速、平均风速,我认为这显然不是1分钟最高持续风速。说是10分钟的话相对来说可以接受(虽然这也是不确定的),那么折算到1分钟的话,需要÷93%。(这里假设30s FL的空间采样率跟时间采样率互相抵消了,考虑到FL风速本身比较稳定,这个假设理应不会引入多于3%的误差)
              那么接下来,就值得看看强度、最大风半径、移速等外部变量如何影响折算系数


              IP属地:英国10楼2025-05-11 01:36
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                首先是强度。统计学上,不能够直接比较风速和基于风速得到的比值,所以采用了中心气压作为强度指标。有实测、所以直接使用NHC定强插值

                在有700mb高度实测的台风里,平均气压大约是955hPa,实测弱系统时会倾向飞比较低的层面、所以平均气压偏低。
                可以稍微看到折算系数越弱越高,不过幅度不超过0.05。这部分可能是因为弱系统的垂直发展度偏差,需要另外进行分析。


                IP属地:英国11楼2025-05-11 01:49
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                  2025-10-11 17:43:24
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                  然后是最大风半径

                  可以看到,最大和最小的RMW能够制造显著的比值变化、超过0.15。RMW本身影响强度上限,但上面已经看到了强度稍微不利于高比值,那么这里看到的关系因该是比较扎实的。


                  IP属地:英国12楼2025-05-11 01:51
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                    然后是移速的分析

                    如6楼所说,计算比值时已经扣除了移速,所以在飞行层面上风速应该基本没有移速相关的不对称性。从上图中可以得知,在这批平均FL风速大约93kt、平均移速大约10kt的台风当中,每有1kt叠加的移速,比值就要倒扣0.0065。换个说法,就是每1kt移速只能为海面风速增加0.4kt。
                    我认为极端高强度或低强度台风应该也会有符合直觉的移速影响,而不是极高强度时安全半圆风速反超危险半圆、低强度时移速变得很低,所以认为以下说法比较正确:
                    “每1kt移速只能为海面风速增加0.4kt”
                    “每多出1kt移速,就要为折算后的海面风速倒扣0.6kt”


                    IP属地:英国13楼2025-05-11 01:59
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                      如果我们拿出一个普通的中眼FL155的系统,结果如下:
                      标准10kt移速,相对FL是145。起始折算系数是0.885/0.93=0.95,而平均RMW是30km、这个20km的RMW会为折算系数额外添加0.07*ln(30/20)=0.03,那么先得到145*(0.95+0.03)=142。然后把移速加回来的时候,只能加40%,那么最终得出强度就是146kt,等效折算系数是0.94。
                      在强度党关注的C5(和C4)段落,因为RMW都会普遍偏小,采用这套算法的折算后1分钟最大风速基本都会比常规0.9高,而这也会影响德法对应、风压对应等诸多其他范畴,所以想抛出一个风速数字的话需要高度谨慎。如果只是比较两个台风的最大风速,倒是可以适当依照“小眼低移速”的方针去调整一下结论。


                      IP属地:英国14楼2025-05-11 02:13
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                        这个分析需要尽可能准确的中心位置和最大风半径,所以我使用了HDOB数据,通过以下的方法进行定位:

                        1. 找到飞进和飞出的两个最大风位置(深棕)
                        2. 假定没有径向风分量,画出垂直线(绿)
                        3. 对两个深棕点计算700mb位势高度、比较差值,通过梯度风平衡来沿着绿线调整眼墙位置(红)
                        4. 画出两个红点的垂直平分线(黄->橙)
                        5. 找出“跟两侧眼墙等距离、並分别和其中一侧的风向垂直”的两个点(浅棕)
                        6. 找出位于两个浅棕点中间的中心(黑)


                        IP属地:英国16楼2025-05-11 02:28
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                          来个长图,看看一些台风在这套算法下的折算系数


                          IP属地:英国19楼2025-05-11 04:32
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                            一定要在使用这些内容算出新版风速时加上“试验性”标记,不然很难正确比较不同台风!!


                            IP属地:英国来自iPhone客户端23楼2025-05-11 08:54
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                              2025-10-11 17:37:24
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                              看了一下跟海温、纬度等一些其他因素的影响,似乎没有什么独自的影响。


                              IP属地:英国37楼2025-05-12 05:12
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