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【资料存档】红外探测仪反演台风暖心曲线

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热带气旋是具有暖心的系统,也就是说其中心温度相比同层面的背景温度偏暖。以温度距平为x轴,高度/气压层面为y轴即能绘制出风眼内的暖心曲线。暖心的温度距平(以及高度)和系统的强度有密切关系。例如AMSU就是利用了微波探测仪反演的暖心强度,经过一系列校正得到风速和气压。自评时我们关注的“水汽眼温”也能反映高层暖心强度,进而参与定强。不过上述两种方式存在各自的局限性,AMSU无论是水平还是垂直方向的分辨率均有不足,水汽眼温的水平分辨率很高但反映不了暖心垂直方向上的变化,且会受到风眼内水汽吸收的影响。
大约两个月前我们开始设想一些能完整反演出暖心曲线的方法,不过后来去追四台共舞去了就没有深入探究。最近总算有点空闲,摸索了一下提取AIRS的暖心曲线的方法,具体效果见镇楼图。总体而言,这个项目还在非常初步的阶段,还有很多技术问题没能解决,这个贴子暂时以科普性质为主,外加一点个人的猜想。
特别感谢@◆HCl◆ 近期提供的技术支持!


IP属地:美国1楼2024-12-27 16:31回复
    支持Carl


    IP属地:河南来自Android客户端2楼2024-12-27 16:32
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      IP属地:美国来自iPhone客户端3楼2024-12-27 16:32
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        列了一下随时可能会改动的目录老实说不清楚什么时候能写完,现阶段很多想法还是不太成熟
        1. 简介/参考资料
        2. 暖心与TC强度的关联
        3. 探测仪与成像仪
        4. 探测仪基本工作原理
        5. 部分探测仪数据读取
        6. 暖心曲线估计
        7. 猜想与展望


        IP属地:美国4楼2024-12-27 16:38
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          我以前研究过AIRS-AMSU的温度水汽切片产品,我感觉这个东西有个比较明显的问题就是分辨率实在是不太行,AMSU就不用说了,AIRS的扫描线间隔也有13.5km,而且垂直上有一定范围限制,过高和过低区域的误差都很大。
          至少这俩仪器没法验证诸如patricia之类的系统的高层暖区成因(是的我之前是奔着研究这个去的),因为这类仪器的高度温度气压都拿WRF跑出来,都不能算准确值,分辨率也不够精细)
          我想这种仪器可能还是比较适合看看大眼墙系统。

          当然这里非常支持carl挖掘这类光谱仪器的意义,毕竟未来会有高分辨率的光谱仪,还是蛮有前景的


          IP属地:浙江来自Android客户端5楼2024-12-27 16:51
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            前排


            IP属地:上海7楼2024-12-27 17:04
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              海燕的有吗?


              IP属地:辽宁来自Android客户端8楼2024-12-27 18:07
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                前排支持


                IP属地:辽宁来自Android客户端9楼2024-12-27 18:07
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                  支持


                  IP属地:广东来自Android客户端10楼2024-12-27 18:39
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                    支持qwq


                    IP属地:北京来自Android客户端11楼2024-12-27 18:39
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                      高菊玩意,十分支持


                      IP属地:广东12楼2024-12-27 19:26
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                        支持


                        IP属地:天津来自iPhone客户端13楼2024-12-27 21:06
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                          支持,冷暖心数据以前老是找不到


                          IP属地:浙江来自Android客户端14楼2024-12-27 21:12
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                            列一下这几天翻过的认为比较重要的文献,以后可能在这楼慢慢加
                            1. A 13-YearGlobal Climatology of Tropical Cyclone Warm-Core Structures from AIRS Data, DOI: 10.1175/MWR-D-18-0276.1
                            用AIRS数据研究TC暖心的统计学趋势。样本很大,涵盖了2002年到14年的所有TC,其中部分方法不太适合单个台风的分析。
                            2. https://docserver.gesdisc.eosdis.nasa.gov/public/project/AIRS/Overview_of_the_AIRS_Mission.pdf
                            AIRS的项目介绍
                            3. https://atmosphere-imager.gsfc.nasa.gov/sites/default/files/ModAtmo/MOD07_atbd_v7_April2011_0.pdf
                            https://eospso.gsfc.nasa.gov/sites/default/files/atbd/atbd_mod07.pdf
                            MODISMOD07产品算法文档,第一个文档版本新一些,但部分公式显示似乎有问题
                            4. OperationalRetrieval of Atmospheric Temperature, Moisture, and Ozone from MODIS InfraredRadiances, MOD07算法背后的论文
                            5. RemoteSensing and Modeling of Cyclone Monica near Peak Intensity, DOI:10.3390/atmos1010015。2006年Monica的定强论文,涵盖了很多种定强方式(虽然从风迷视角来看各自有许多不严谨之处),提出了通过流体静力平衡的积分从暖心曲线直接估计气压。


                            IP属地:美国15楼2024-12-28 06:36
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                              暖心曲线与TC定强
                              暖心与台风强度的关系在卫星观测和数值模拟中均有体现,以下是AIRS暖心按强度分类的平均结果:

                              总体趋势还是相当明显的,强度越高暖心距平最大值越大,最大值所处的位置(暖心高度)也越高,这也符合大部分数值模拟的结论。不过台风个例可能和图中曲线有偏差,比如2017Lan的飞机实测提示了该台风某段时间存在两个高度不同的暖心。值得关注的是,图中C1~C5的中低层暖心差距不大,而在400hpa以上逐渐拉开差距,说明高空暖心的强度与定强的相关性可能大一些。风迷常用的水汽眼温波段选择了AHI Band08,MODIS Band27这样水汽吸收更强,反映层面更高的波段或许也有类似考量。


                              IP属地:美国16楼2024-12-28 11:28
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