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。

台风眼是指靠近台风中心、风力较弱且云量较少的区域。虽然人们普遍熟知，但其特征仍然不太了解。特别是台风眼，它是是什么机制决定了台风眼，这是一个很大的谜团。这种分析将有助于更深入地了解台风的物理结构，从而提高预测台风路径和强度的可靠性。在这项研究中，我们开发了一种自动分析高分辨率卫星图像的算法，并且。创建台风眼直径数据集。该数据集的创建方法如下：首先，访问由日本国立信息研究所更新的“数字台风”网站，然后访问中央压力最低时的卫星数据。从台风中心递归搜索没有积雨云的像素，检查所有没有积雨云的相邻像素，并根据没有积雨云的相邻像素总数的信息计算出眼睛的“有效直径”。这种方法，1981 2020年至2020年40年间，共获得了352个台风眼的数据。利用这些数据分析，从北纬10度到北纬35度，台风眼的平均直径约为40公里。，它在高纬度地区往往会变得稍大，这与卫星时代之前的研究结果是一致的。台风海面温度变化的数值模拟表明，在同一时间比较时，海面温度越高，风眼变得越小，与最低气压时相比，风眼变得更大。这项研究的结果已在美国地球物理联盟秋季会议上公布。