Physics of typhoon eye diameters from the perspective of atmospheric and computer sciences

从大气和计算机科学的角度研究台风眼直径的物理学

基本信息

批准号：
20K14554
负责人：
神山翼
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Ochanomizu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14554/
关键词：
台風眼台風の眼の温暖化応答画像解析大気物理学情報科学

项目摘要

台風の眼は台風の中心付近で風が弱く雲が少ない部分を指す.一般的にもよく知られている存在ではあるが，その特徴はいまだに深くは解明されていない.特に，台風の眼がどのようなメカニズムで決定されるのかは大きな謎であり，台風の眼を解析することは，台風の物理的な構造の理解を深め，ひいては台風の進路や強度の予測の信頼性を向上させることにつながる.本研究では，高解像度の衛星画像を自動的に解析するアルゴリズムを開発し，台風の眼の直径のデータセットを作成する. このデータセットは以下のように作成される. まず，日本の国立情報学研究所が運用更新しているウェブサイト「デジタル台風」にアクセスする. 次に，中心気圧が最も低くなった時刻の衛星画像をダウンロードする. 台風の中心から，積乱雲のない画素を再帰的に探し，隣接する積乱雲のない画素をすべて調べ，積乱雲のない隣接画素の総数の情報をもとに，眼の「有効直径」を算出する. この方法により，1981 年から 2020 年の 40 年間で計 352 個の台風の眼についてのデータが得られた.データを用いた解析では，台風の眼の平均直径は北緯 10 度から北緯 35 度までで約 40km であるが，高緯度ではやや大きくなる傾向があり，これは衛星時代以前の先行研究とも一致する. 台風の眼の直径の年平均時系列は，過去 40 年間，台風の眼が徐々に拡大していることを示している. 台風の海面水温を変化させた数値シミュレーションでは，同時刻での比較では，海面水温が高いほど眼が小さくなる傾向になり，最小気圧時の比較では，眼が大きくなり最小気圧に到達する時刻が長くなる傾向にあった.本研究の結果は，米国地球物理学連合秋季大会にて発表済みである。

台风的眼睛是指台风中心附近风弱且多云的部分。尽管它是一个众所周知的存在，但尚未完全理解其特征。特别是，其机制用于确定台风的眼睛，并分析台风的眼睛加深对台风物理结构的了解，进而提高预测台风的路径和强度的可靠性。在这项研究中，开发了一种算法，该算法会自动分析高分辨率卫星图像，并创建台风眼直径的数据集。该数据集如下创建。首先，访问由日本国家信息学院运营的网站数字台风。接下来，在中央压力最低时下载卫星图像。将台风中心递归地搜索没有云层云的像素，并检查了所有没有累积云云的相邻像素，并且眼睛的“有效直径”的“有效直径”是基于信息的信息来计算的。该方法在1981年至2020年的40年中提供了352个台风的眼睛的数据。在使用数据的分析中，台风眼的平均直径约为40 km，从10°N到35°N到35°N，但在高纬度地区往往略大，在高纬度地区，这与先前的卫星ERA之前的研究一致。台风眼的年平均时间序列表明，台风的眼睛在过去40年中逐渐扩大。相比之下，改变木接收器的海面温度的数值模拟越高，海面温度越高，眼睛往往越小，当在最小压力下进行比较时，眼睛越大，到达最小压力的时间越长。这项研究的结果发表在美国的Autumn Choundate of United States Geophumn Geophyplesics Federation Federation。