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对安比雷达测风分析产生的相关疑问

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强热带风暴

海淀高一物理竞赛生,学业繁忙,潜水ing

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发表于 2024-8-18 14:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 Nyatoh 于 2024-8-18 17:15 编辑

刚刚回京,前几天在风吧简单学习了一下雷达测风,昨天和校友wcy一起对Ampil的雷达测风进行了分析,我们俩得出的结果偏差很大,
其中我们的结果大概是105kt-的强度,比实际自评要偏小。如果是自评的话我们给110kt
在这里贴一下我们自己的分析作为参考,他们目前还没有发来自己的分析过程

移速分析:
报文引用:
MOVEMENT PAST SIX HOURS - 020 DEGREES AT 06 KTS
AMPIL 07341 11410 12324 255// 90206
進行方向、速さ        北 15 km/h (9 kt)
進行方向、速さ        北北東 15 km/h (8 kt)

JTWC和CMA 06z认为过去六小时移向是20°,移速是6kt
JMA 03z认为移速是9kt,06z认为移速是8kt
那么我们1303JST分析算作移向是20°,移速9kt;1417JST分析算作移向是20°,移速9kt

1300JST分析:
以1303JST为例,按照wcy的说法这个时候是近巅峰(他貌似也只有这个时间点的存档),雷达扫到东侧(蓝色部分)最大风速是53~54m/s左右,平均一点我们就取50m/s,换算成kt是97.2kt

再加上5kt飞机采样补正.

至于雷达解像度补正,安比距离雷达站较远,我们这里算作5kt的(这个我们没太看懂,不是很清楚具体是怎么计算的,暂且算作5kt)
然后就是移速补正,我们是按照理想状态来的,先根据earth风场反演得出最大风速处坐标,再用windy画出连线,大致测量了雷达站和东侧最大风速处连线与正北方向之间的夹角θ=25°,再加上移速角度φ=20°,得到45°的夹角

由于雷达测的只有径向速度,没有切向速度,所以假设系统不动,那么扫到的最大风速是在过雷达直线与蓝色半圆相切产生的切点的位置。但是如果加上移速,则需要考虑夹角的变化(不会恒为45°),情况会更加复杂(但如果默认夹角就是45°不变,应该也会得到相同的结果)。但考虑到雷达站与安比距离较远,夹角变化并不明显,最终误差应该不会很大
所以我们不妨设切点位置就是扫到最大风速的位置,那么移速对该点风速带来的加成就是V移*cos⁡(θ+φ)≈9* 0.7071=6.3639kt,所以如果要求静止时台风的风速的话,应当减去6.3639kt,但是我们求得是危险半圆的最大风速Vmax,所以还需要加上9kt移速

至于折算系数,图中显示最大风速区是在4.3km左右(目测),但是根据实际测距结合高度表我们估测的结果是4km左右(可能较4km偏低),考虑站高大概4.1~4.2km左右(wcy估算的是3.5km,和我们的偏差比较大)。但不管怎样这个高度换算表里没给,暂且算作0.9的折算因子(这里应该是一个较大的误差来源)

其中V(雷达扫到的最大风速)的单位是m/s,其余速率单位都是kt,V雷 是雷达解像度补正,V飞 是飞机采样补正,V移 是移速,k是折算系数

根据以上公式求出来结果是98.85249kt,明显比我们的自评低很多,已经掉出了合理范围
同理,如果是激进一点按照54m/s最大风速去计算,得出来的结果是105.85089kt,仍然偏低

1417JST分析:
而对于1417JST,西侧测到48m/s,但是最好是取时间和空间的平均,但是手上更早的存档只有1413JST的了,看1413JST风速略微有些下降,大概是46m/s(西侧的长条应该是系统问题,忽略不计),平均一下按照46m/s算了,然后换算成89.424 kt


另外此时的θ改为15°,其余数值不变,但是注意这是红色半圆所以移速乘上余弦值那一块改成加号



算出来是102.579kt,甚至比近巅峰时算出的风速还高(这就怪了)
形态巅峰是在0440z前后,但是当时底层已经双了,可能真正的巅峰还要更早些,需要适当回推,我们就大概回推5kt左右
回推是105~110kt左右,还算合理



总体来看是偏低的,我们分析的主要误差来源已经使用红色字体标出

发出来主要是请教下论坛里的大佬们我们究竟是哪里算错了才得到如此离谱的结果(如果有更多相关存档也可以发一下),所以就投到【我要提问】里了

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管理员-厄尔尼诺

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发表于 2024-8-18 17:06 | 显示全部楼层
大概看懂了,一点小想法
1. 移速修正不是这么直接,移速造成的结果不能很好的对应到高海拔的风速变化,因为还有背景引导气流、两侧背景气压不同等问题
2. 角度修正很容易出问题,因为在中小尺度上眼墙内的风不是平滑的
3. 这个雷达图是修正过站高的

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强热带风暴

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 楼主| 发表于 2024-8-18 17:42 | 显示全部楼层
本帖最后由 Nyatoh 于 2024-8-18 20:29 编辑

刚才在3群里请教了一下一些大佬,顺便把关于公式里物理量的解释给加上了
做如下几个比较明显的修正(原帖就不改了,保留原有错误):
1.安比风眼较大,雷达解像度补正我们进行下调
2.巅峰是在18~19z之间,04z已经双了,所以应该还需要多回推一点
3.如楼上所说,这个角度修正偏差是比较大的,改为两侧取平均应该是可以减小这种偏差
4.对于折算系数这个理论上是可以求出来的,目前还未求出来(还在处理一些文件上的问题)

最后我们算的是1417JST 100.9296kt(移速如何加成我们忽略了一些较为复杂的影响因素,所以可能与实际还是有较大偏差),推算回去大致在合理范围之内,比之前的推算偏高
如果还有问题一定要指出!!!万谢!!!
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发表于 2024-8-26 21:31 | 显示全部楼层
Nyatoh 发表于 2024-8-18 17:42
刚才在3群里请教了一下一些大佬,顺便把关于公式里物理量的解释给加上了
做如下几个比较明显的修正(原帖就 ...

想问问折算因子0.9是代表低空风速比高空风速快还是高空风速比低空风速快
如果低空大于高空的话我建模算了一下大概110-111kts,但是如果高空大于低空的话,恐怕误差有点过于抽象了(可能只有八十多节)
海淀变每定,南郊不难浇!

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发表于 2024-8-26 21:32 | 显示全部楼层
Nyatoh 发表于 2024-8-18 17:42
刚才在3群里请教了一下一些大佬,顺便把关于公式里物理量的解释给加上了
做如下几个比较明显的修正(原帖就 ...

我的建模需要知道最大风速圈的半径,这里我就直接按照r=20km算了,不知道这个导致的误差有多大
海淀变每定,南郊不难浇!
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