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命运多舛——2413号强台风贝碧嘉回顾

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太湖dtf镇楼


IP属地:北京1楼2025-02-23 17:52回复
    2L自占


    IP属地:北京2楼2025-02-23 17:53
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      基本信息:
      WP142024 (Bebinca)
      Formation: 09-05 18Z
      Dissipation: 09-17 12Z
      Storm Duration = 6d6h
      Max Winds(JTWC) = 75kts (Cat.1)
      Max Winds(CMA,2min average) = 45m/s (STY)
      Max Winds(xrq) = 85kts (Cat.2)
      Max Winds(miwu) = 90kts (Cat.2)
      ACE(JTWC)= 7.205
      ACE(miwu) = 10.2225
      ACE(xrq) = 9.42
      栗子喵自评路径:


      IP属地:北京3楼2025-02-23 17:53
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        上篇——生命历程回顾
        强台风贝碧嘉(英语:Severe Typhoon Bebinca,中国台湾译名:贝碧佳,国际编号:2413,联合台风警报中心:14W [5],菲律宾大气地球物理和天文服务管理局:Ferdie)为2024年太平洋台风季第13个被命名的风暴。“贝碧嘉”一名由中国澳门提供,意为当地人非常喜爱的一种牛奶布丁。本次为“贝碧嘉”一名第五次使用。
        贝碧嘉的前身——热带扰动95W,脱胎与季风槽之中。此时南半球已经进入冬季,低纬的东北风浩浩荡荡跨过赤道,在地转偏向力的作用下变为西南风,与副高南侧东风之间产生了一条辐合带,贝碧嘉正是脱胎其中。此时MJO正位于5相位,上升支位于菲律宾以东,95W的位置大致在对流异常中心边缘,水汽供应充足。在良好的高空环境加持下,整合过程得以持续进行。9月10日,JMA将其命名为台风贝碧嘉。
        2024年9月7日 印太赤道地区垂直速度:

        2024年9月7日印太地区矢量风:

        贝碧嘉的路径实际上从生成起就比较确定——初期和冷涡藤原西北行,中期冷涡退化后由副高/南高引导稳定西行,最终趋近我国沿海。早在命名之前,各大数值模型便做出了激进的预报,认为其将以高强度接近华东沿海——实际上数值的高上望确实有迹可循。海温方面,贝碧嘉的脚下是9月西太历史罕见的热力条件。再加上黑潮的补充,前期海温基本上在29度以上。而基本未经台风消耗的东海有大片30~30.5的SST以及75~100的OHC,足以支持很高的强度。随着贝碧嘉逐渐接近陆地,下垫面条件会有所转差。由于9月初中国东海岸还是夏季环流主导,以南风为主,故此时东海盛行向北的夏季洋流。南风会造成离岸的Ekman输运,使得当地发生一定的涌升流。冷海水的上翻会造成在近海处相对东海其他位置偏冷,暖水层的厚度也会更薄一些,会对贝碧嘉近岸的强度维持造成不利影响。限制贝碧嘉强度的主要因素是其西北侧的冷涡。发展初期,贝碧嘉持续受到冷涡边缘偏南风切的影响,但在强流出的加持下依然能够保持加强态势。
        命名初期VIS动图,可见中心附近不断有活跃对流爆发:

        西北太平洋风切反演。可见环状高风切区随着冷涡的移动而变化位置:

        9月上旬全球海温&距平,东海附近的热力条件堪称恐怖:


        IP属地:北京4楼2025-02-23 17:55
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          到了9月12日白天,贝碧嘉缓慢加强至其第一次巅峰。此时高层出现了不成熟的云卷眼,微博扫描显示中层也有完整的眼墙。风场扫描显示,贝碧嘉的风速不对称性极为明显。这可能和冷涡的高空西南气流、副高的高空东风以及跨赤道气流在东侧叠加有关。根据各定强模型的结果,此次巅峰的强度大致可以达到60kt。


          IP属地:北京5楼2025-02-23 17:55
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            贝碧嘉的发展并非一帆风顺,此时它即将迎来生命史中最严重的一次打击。9月12日,就在它刚刚构建其底层眼之后,干空气正在悄然接近核心区。东侧高层脊的隆起和冷涡下旋跟台风藤原导致台风出现北跳,而这个北跳导致台风被卡入高层槽和高层脊之间的缝隙之中,冷涡主导的西南风切于9月12日下午强行切入贝碧嘉核心,为干舌撕开一个口子。从高纬、从平流层来的低位温空气从高层槽的边缘,顺着冷涡的旋转,从西南干舌直接鱼贯而入,直取暖心,在高层槽和高层脊之间,也就是这个台风的中心,上演一场宏大的位温交换大戏。台风高层的高位温空气被风切切离,干空气顺势代替台风高层,直接导致卫星上看高层对流迅速萎缩。通风效应导致干空气下沉入侵底层,又导致新生对流无法产生,云图上底层环流中心迅速开始裸露。好在干空气最强的入侵层面在300hpa左右,而中低层面上台风尚未失去真正的暖心。但由于南边被干空气的持续入侵,台风会因为将对流爆得稍微靠北。对流涡度的牵引和与冷涡的藤原使得台风走得偏北,数值进而出现往北的调整。在这一过程中风切其实不算太强,但是干空气很强。换言之风切只是为干空气打开了一个缺口,而不是主角。
            受干空气影响支离破碎的贝碧嘉:

            这里引用一句麦尔修在讨论帖里的话:
            “在我们看不见的层面,在一些需要插值才能看到的层面上,正上演着一场宏大的位温交换大戏。”
            9月13日250mb层面反演流场,可以用于辅助理解上文:

            250mb层面反演RH+干空气入侵路径示意图:


            IP属地:北京6楼2025-02-23 17:56
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              随后,高层脊将高层槽截断,促使冷涡向西偏移,抵达我国华南沿海地区并逐渐减弱,标志着干空气最猛烈的侵袭阶段告一段落。贝碧嘉得以从干冷空气的包围中逐渐复苏,深对流迅速覆盖其LLCC。不久之后,微波扫描图像上便隐约显现出新生风眼的雏形。然而,贝碧嘉的复苏之路并不平坦。起初,它遭遇了由冷涡主导的偏东风切变,穿越琉球岛链后,又转而面对南亚高压控制的偏北风切变。风切持续维持高值,使得贝碧嘉的发展进程异常艰难。在风切变与干空气的双重夹击下,贝碧嘉几乎难以构建出完整的眼壁结构。我国与日本的气象雷达观测均清晰显示,其西侧眼壁存在明显的缺口。面对如此恶劣高空条件,贝碧嘉仅能依赖黑潮暖流温暖的海水缓慢积聚力量。在此期间,贝碧嘉的形态虽有所变化,但其整体结构并未出现实质性的改善,故此处不再赘述其形态变化的细节。
              干空气入侵缓解后,LLCC被深对流覆盖:

              名濑雷达动图:

              250mb反演流场。此时贝碧嘉主要受到南高主导的东北风切:


              IP属地:北京7楼2025-02-23 17:57
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                9.15/00Z,贝碧嘉已经进入东海,来到了上海东偏南方向约580km的位置。凌晨,贝碧嘉的高层有了开始卷眼的迹象,发展逐步走上了正轨。02Z-03Z,贝碧嘉的高层风眼开始快速清空,到04Z时IR-BD云图已经清空至OW,不过南侧的对流仍然薄弱。0530Z附近,贝碧嘉的眼温超过0℃。0730Z,中心附近爆出的大量对流,这个不成熟的眼区结构趋于消失。
                08Z开始,贝碧嘉进一步向核心集中能量。此时东眼墙VHT活动频繁,对流非常猛烈,而四周的针状云也表明流出通道已经打开。11Z附近,高层再次出现了塌陷开眼的迹象。12Z左右,IR-BD云图上重新出现OW。遗憾的是这次开眼依旧未能成功,很快风眼便再次因东眼墙对流活动而填塞。雷达上看贝碧嘉的中层结构并不稳定,因此高层形态也很难稳定改善。
                此时,大气高层主要是由南高主导的东北风,而中层主要是由副热带高压主导的东风。由于台风的引导层高度与强度正相关,贝碧嘉的路径大致呈现出“越强越南”的特征。受到南高干入侵的影响,贝碧嘉的增强速度较为缓慢,因此南分量也难以出现。到了9.15晚间,一整天的西北行已经使上海已基本被贝碧嘉锁定,部分地区已经受到了外围环流的影响。上海于09Z(北京时间17时)挂出了台风橙色预警,并转移低洼高危人群,严阵以待这场风暴的降临。此时正值江浙沪一带日落的时候,在贝碧嘉的外围云系影响下,当地观测到壮观的晚霞,天空被染成粉色、红色乃至紫色,如梦似幻的景色在社交平台上广为传播。10Z(北京时间18时),CMA发布台风红色预警。
                贝碧嘉形态巅峰时的EVIS云图:

                贝碧嘉形态巅峰附近IR-BD云图:



                IP属地:北京8楼2025-02-23 17:58
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                  随着逐渐接近陆地,贝碧嘉开始受到陆地摩擦和沿岸寒流的影响,环境已经不再适宜进一步加强了。没能彻底打开高层风眼也是它留给登陆地最后的温柔。9月15日深夜至16日凌晨,贝碧嘉的核心区域逐渐逼近并穿过舟山列岛,给该地区带来了严重的破坏。在嵊泗县,风雨骤然加剧,多个自动气象站记录到了极端天气数据。嵊泗菜园东库等四个自动站记录到超过16级的猛烈阵风,而海礁站更是观测到了风速高达58.7米/秒(相当于17级)的极端风况,这一数据充分展示了贝碧嘉那令人畏惧的强大威力。由于当时正值凌晨时分,人们无法直观感受贝碧嘉眼墙内的风雨,只能依据事后收集的数据进行想象与推测。海礁站的阵风强度持续维持在16级以上,时间长达四个多小时,而嵊泗、海礁、菜园东库、绿华这四个自动气象站所记录的极大风速均刷新了历史纪录。
                  部分自动站风压曲线:
                  站名:菜园东库 站号:K9845
                  区域:浙江省舟山市嵊泗县
                  经纬度:30.81N,122.66E
                  海拔:73.4m

                  站名:嵊泗海礁 站号:K9528
                  区域:浙江省舟山市嵊泗县
                  经纬度:30.74N,123.14E
                  海拔:57.8m

                  站名:嵊泗绿华 站号:K9611
                  区域:浙江省舟山市嵊泗县
                  经纬度:30.80N,122.60E
                  海拔:40m

                  站名:嵊山渔港 站号:K9828
                  区域:浙江省舟山市嵊泗县
                  经纬度:30.74N,122.82E
                  海拔:12m


                  IP属地:北京9楼2025-02-23 17:58
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                    9月16日清晨,贝碧嘉缩小底层,高层剧烈卷绕。西眼墙受近岸地形辐合影响最后一次加强,而更加狂暴的东眼墙也开始袭击舟山群岛。与此同时,晨光初照的上海正静待贝碧嘉的逼近,这座拥有两千万人口的都市即将遭遇有确切气象记录以来最为强劲的正面台风袭击。北京时间7月16日上午7时30分,台风贝碧嘉在上海浦东临港新城的海岸线上登陆,中国气象局(CMA)判定其登陆时强度达到强台风级别,两分钟平均风速高达42米/秒。贝碧嘉就此载入史册,成为自新中国成立以来直接袭击上海的最强台风。
                    贝碧嘉给上海带来了严重的风雨影响。松江区部分监测站记录到了超过200毫米的极端降雨量,而中心城区的普遍降雨量也均在100毫米以上。尽管上海市区高楼密集,对风力有一定的阻挡作用,导致市区内未观测到持续超过12级的强风,但在阵风方面,浦东九段沙和客运码头两处站点记录到了14级乃至更高风速(43.5米/秒),嘉定徐行、崇明长江口等六个站点则录得了13级以上的阵风。此外,浦东漕站、杨浦定海路等24个自动气象站也捕捉到了12级及以上的阵风记录。然而,令人惊奇的是,在中心城区某些区域,阵风强度竟不足八级,徐家汇站记录到的最大风速仅为9.7米/秒。这种在短短十几公里距离内风速差异如此显著的现象,在风速分布图上形成一道奇观。
                    上海市过程雨量&极大风:

                    上海市自动站&国家站极大风速统计:


                    IP属地:北京10楼2025-02-23 17:59
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                      贝碧嘉登陆后出现了明显的棕海效应,高空环境也继续转好,导致强度减弱相当缓慢。 一般来说棕海效应需要陆地提供足够的水汽蒸发为台风提供能量,一部分情况下这些水汽来源于台风登陆前自身洒下的雨水。然而贝碧嘉并不需要这部分降水即可形成棕海效应——江苏南部的众多湖泊即能提供水汽,并且“湖平面温度”还不低。 另一个原因便是高空环境。登陆后200-850mb风切变降低到了5kt以下,已经算是非常优异。此外,贝碧嘉登陆前穿过了风切偏强的南亚高压边缘、进入了南高单体中心。这相当于把南高的一部分当成自己的高空反气旋,因此幅散条件也有所好转。一般的登陆台在陆地摩擦辐合的作用下,登陆后眼墙回波会短暂加强并收缩,很快导致风眼填塞,而对于贝碧嘉来说,由于转好的高空辐散能一定程度平衡辐合,登陆约6小时后雷达风眼才开始填塞。
                      GFS预报的9.16/06Z 200mb流场:

                      GFS模拟探空预报,高空条件优异:

                      登陆后雷达动图:


                      IP属地:北京11楼2025-02-23 17:59
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                        9.16/04Z,贝碧嘉移入江苏苏州。CMA判定此时强度为38m/s,是近四十年来影响江苏南部的最强台风之一。贝碧嘉为江苏南部带来了严重的风雨影响。苏州、无锡、常州、泰州、扬州5个市234站降水量达100.0毫米(占全省10.8%);无锡、苏州2个市2站降水量达250.0毫米(占全省0.1%)。前三位分别是苏州市东山胥口镇294.2毫米、无锡市梁溪区惠山街道迎春桥253.5毫米、无锡市梁溪区崇安寺街道230.0毫米。最大1小时雨量为118.3毫米(苏州市东山胥口镇,9月16日14时-15时)。
                        贝碧嘉影响期间无锡出现了极端暴风和大雨。无锡本站测得极大风速27m/s,打破原记录25.5m/s(2006/7/5),同时无锡太湖仙岛站极大风速达到40.6m/s,打破无锡自动站极大风速纪录,无锡当天20-20雨量达到215.9mm,打破了尘封33年的原记录(178.2mm 1991/7/2)。江苏其它区域也都出现了大风,苏州、无锡、南通、常州、镇江、南京、泰州7个市219站极大风风力达10级(占全省10.1%);苏州、无锡、常州、南通4个市16站极大风风力达12级(占全省0.7%);前三位分别是无锡市滨湖区太湖仙岛40.6米/秒(13级,9月16日16时21分)、苏州市常熟常熟沙家浜下甲气象观测站38.0米/秒(13级,9月16日13时14分)、苏州市太仓浏河镇37.2米/秒(13级,9月16日11时20分)。
                        江苏过程极大风&降水:

                        离开了太湖之后,贝碧嘉逐步失去了水汽补给,下垫面也逐渐从平原转为丘陵。9.16/09Z,CMA将其降格为强热带风暴。17Z,贝碧嘉以25m/s的强度移入安徽省。18Z,CMA降至热带风暴,次日09Z又降至热带低压。虽然贝碧嘉移入安徽后强度已经不高,但依然为安徽中北部地区带来了广泛降水。安徽省共35站降水量达到了250mm以上,过程降水极值是萧县刘套的407.3mm。
                        安徽受贝碧嘉影响过程降水:

                        9.17/21Z,贝碧嘉以12m/s、热带低压级别的强度移入河南境内,此时底层环流中心已经基本无法辨别。贝碧嘉入境河南后很快便南折消散,但其依然为河南东部带来了广泛的降水。首当其冲的商丘市平均降水量达到了190mm,部分站点出现了600mm以上的极端降水,引发了大规模的城市内涝和农田水浸。全市69个乡镇共有43万人口受到洪涝灾害影响。与此同时,贝碧嘉的残余云系还在江苏宿迁等地诱发了龙卷,也造成了一定损失和伤亡。
                        河南过程降水:

                        商丘过程降水:


                        IP属地:北京12楼2025-02-23 18:00
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                          贝碧嘉在登陆后深入内地,为多省市带来了大风和暴雨影响,造成了较大的经济损失。截至本篇回顾写作时,台风“贝碧嘉”与台风普拉桑共造成上海、浙江、江苏3省(市)165.5万人次不同程度受灾,因灾死亡4人,紧急转移安置11.4万人次,倒塌损坏房屋6000余间,直接经济损失14.3亿元 。菲律宾方面声称,“贝碧嘉”增强了西南季风,为西米沙鄢、中米沙鄢、三宝颜半岛以及“邦萨摩洛”穆斯林自治区等地带来强降雨,引发洪水和山体滑坡。贝碧嘉在菲律宾造成6人死亡、11人受伤,另有2人失踪,超过20万人受到灾害影响。直接经济损失达到了1.07亿比索。此外,贝碧嘉也在日本鹿儿岛县造成了风雨影响,但未有人员伤亡。让我们为所有遇难者默哀,也祝愿所有受贝碧嘉影响的地区早日恢复正常生产生活。
                          贝碧嘉是一个具有传奇色彩的台风。它强度极端,是建国后登陆上海的最强台风,并打破了江苏南部多市台风强度的纪录。贝碧嘉也展现出了远超其强度的潜力——如果冷涡前期不干扰其发展,或是在东海遇到南高单体的调整期,那么上海需要面对的恐怕便不是一个C2了,而是C3甚至C4。这也是全球变暖的大背景下气旋活动日趋极端的印证之一。在东海海温日趋升高的当下,华东地区的防台工作还有很长的路要走。
                          湖州雷达动图:


                          IP属地:北京13楼2025-02-23 18:01
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                            下篇——简单定强探讨
                            1、日本观测结果:
                            9.14/1200Z,贝碧嘉登陆日本奄美大岛。岛上的Naze-kaneku站(WMO站号:47909)录得~975hpa的最低气压,换算海压大约984hpa。由于测站位于奄美市西侧山谷中,过程中风速实测并不好看;而岛东北的Anami Airport站虽然地形平坦,但距风眼距离最近时也有约48km,只测得九级的持续风。取RMW为雷达眼径(27km)、测站到中心距离40km,分别取B值为1.0、1.25、1.50带入HollandModel,拟合中心最低气压大约965hpa。由于此时系统强度不高,眼壁气压梯度可能无法达到模型预期,实际气压可能要更高一点。如果取MSLP=970hpa、背景气压1005hpa、移速12kt并带入KZC模型,可以支持75kt-80kt的1min平均风速。
                            Holland Model拟合气压曲线 & KZC模型输出结果:

                            经过岛链期间,名濑站有较为完整的径向速度观测。在此阶段系统眼墙东侧有强烈的中尺度涡旋(中涡)活动。东侧眼墙中涡的活跃可能和高海温以及风切有关——背景北风风切激发下风切左侧的对流,也就是东侧眼墙,有利于中涡在此处活跃。中涡在旋转到危险半圆时,会短暂增加高空风速,比如05Z附近雷达就间歇性测到1.5km 55m/s以上的像素。这些中涡可能下传非常猛烈的阵风,但持续风是否能达到标准的折算率有待商榷,因此通过雷达定强时也需尝试排除中涡的干扰。随着时间推移,中涡的活动有所减弱,东西侧的径向速度差异逐渐减小,此时雷达可能开始逐步具备一定的定强价值。09Z附近,名濑雷达在东北眼墙0.7km高度录得50m/s,换算97kt。由于飞机采样效率更高,可以先加5kt采样密度补正,再套用NHC推荐的FL风速标准折算系数(0.76),得到海平面风速77kt。

                            由于KZC模型和测风折算指向相似得结果,我们可以认为经过岛链时风速已有约75-80kt,对应CMA 35-38m/s。JTWC 12Z定强65kt,CMA则给出30m/s,均有较大低估。


                            IP属地:北京14楼2025-02-23 18:02
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                              2、巅峰时段风速:
                              注:此部分建议结合上篇的风压曲线阅读
                              9.15/16Z开始,贝碧嘉逐渐移入我国雷达观测范围,并在舟山列岛留下一系列实测,相对远洋台风定强置信度会高上不少。
                              贝碧嘉经过舟山群岛期间测站持续风、海平面气压实测:

                              贝碧嘉影响我国期间十二级及以上持续风实测节录:

                              2.1、风压特点:
                              巅峰期间,贝碧嘉持续受到北侧南亚高压单体的影响。南高东南侧的东北风带来了较为明显的北风风切,有利于增强迎风切侧下游(东侧)风速。东海巅峰期间,贝碧嘉移速在12kt左右,半圆效应显著,有利于增强移动方向右侧(北偏东)风速。综上可知贝碧嘉的风速呈现东北高——西南低的分布,和自动站的实测较为吻合,基本所有站点的过程极值都是在东北象限录得(详见Part II中的风压曲线)。穿过核心区的海礁站(K9528)在东眼墙录得48.7m/s得持续风和58.7m/s的极大风,但在西眼墙仅录得~42m/s的持续风,不对称性显著。
                              20Z附近(巅峰期间),大部分进眼自动站的气压极值都是~974hpa(花鸟973.8、绿华974.5、枸杞974.1、大黄龙974.5)。由于贝碧嘉RMW较大,在进眼的情况下即使站点并未穿过中心也不会有太大下推空间。如果参考Holland模型,MSLP大约在972-973hpa左右。取ECMWF ERA5再分析的最外圈闭合等压线1005hpa、移速12kt并带入KZC模型,只支持75kt的风速,相较下文推估结果大幅偏低。这也说明贝碧嘉的风压对应较为特殊。对此目前有两种解释:其一是风切激发的眼壁强侧与危险半圆叠正导致风速偏高。其二是KZC模型为经验模型,而32°N的其它气旋“以经验之谈”往往结构松弛,即使有很低的气压也不一定有相应的风速;但贝碧嘉的结构比同纬度的其它气旋远远更紧凑,导致同气压下风速更高。KZC模型作为用气压反推风速的模型,自然会低估风速。
                              KZC模型输出结果:

                              2.2巅峰风速评定
                              实测方面当属海礁(K9528)最为亮眼。此站离舟山群岛有一定距离,基本不受地形干扰,测量数据应当较为可靠。9.15/19Z-20Z,该站在东眼墙录得风速极值——2min平均风速50.2m/s,10min平均风速48.7m/s,阵风57.8m/s。由于基本不存在地形遮蔽,取粗糙长度Z0=0.0002(空旷海面),使用对数风廓线模型将风速折算到10m高度,得到10min平均41.9m/s、2min平均43.2m/s。此时不同时距平均风速的换算又成了难题。如果取WMO推荐的空旷海面标准折算系数(10min-1min 1.05、2min-1min 1.02),分别将两个风速折算到1min平均,可以得到44.06m/s、43.995m/s。由于两个结果十分接近、相互印证,我们可以姑且得出结论——海礁实测支持贝碧嘉在19Z-20Z有44m/s(86kt)的1min平均风速,对应到CMA定强体系大约42m/s。
                              雷达测风方面,LZ尚未拿到全程数据。17Z附近舟山雷达在西北眼墙1.8km高度测得径向速度46m/s,折算后支持80kt,与同时期K9828在西北眼墙录得的10min平均37.7m/s较为符合。由于眼墙不对称性显著,东眼墙大概率有更高的风速,同样大致支持~85kt定强。巅峰阶段,各自动定强模型均表现得不错。ADT给出T4.6,对应79.6kt;AiDT则给出T4.5对应77kt。UW CIMSS-SACTON模型在20Z附近给出76kt。定强误差均能控制在10kt以内已经是不错的结果。相比之下SAR则略显激进,在东北象限扫出98kt,可能受到了降水污染的影响。
                              综合上述讨论,贝碧嘉的巅峰风速可以达到85-90kt、气压为970-973hpa。CMA给出的2min 45m/s大致合理,为了防灾需要略有高估;JTWC给出的1min 75kt存在明显低估。考虑到我国国际交换站并未留下很好的实测,JTWC也大概率无法拿到我国雷达测风结果,在只参考云图、微波扫描的情况下存在低估也情有可原。
                              各自动定强模型风速曲线:


                              IP属地:北京15楼2025-02-23 18:03
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