基于PWV到达时间差估计台风运动状态的四参数模型

台风是一种严重影响人类生产和活动的灾害性天气,台风状态的有效监测对保障人类生命安全和减少财产损失具有重要意义。水汽是台风发展的主要原动力,本文提出了一种基于大气可降水量(PWV)到达时间差估计台风运动状态的四参数模型,该模型需要台风路径附近多个站点的PWV时间序列作为输入,台风的初始线速度、初始方向角、线加速度和角速度作为输出,进而可推算路径方向上任意时刻的台风线速度和方向角参数。以2019年中国区域“利奇马”和“白鹿”台风作为研究案例,首先,利用中国区域的全球导航卫星系统地面监测站和探空站反演的PWV产品,对用于估计台风运动状态的欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料得到的PWV产品进行精度评估;然后,分析了台风期间PWV空间分布和时间序列特征,研究了台风和水汽的移动趋势及其关系;最后,以中国气象局和浙江政务服务网提供的台风产品作为参考,对基于PWV到达时间差的四参数模型估计的“利奇马”和“白鹿”台风线速度和方向角进行了评估。评估结果显示,与中国气象局台风产品对比,本文模型估计的台风线速度和方向角平均Bias、RMSE、STD分别为0.25、6.39、6.38km/h和4.68°、21.59°、20.83°;与浙江政务服务网台风产品对比,本文模型估计的台风线速度平均Bias、RMSE、STD分别为2.23、5.41、4.27km/h。上述结果表明,基于PWV到达时间差的四参数模型能够反映台风的水汽运移规律,为监测台风活动提供一种补充方法。