热带气旋复杂程度的分形维数表征

应用2006—2010年69个热带气旋1295个时次的红外云图等资料,提取了1295个TC的外缘线,用圆规法计算了这些外缘线的分形维数。将这1295个分形维数自小到大排列,按等频数规则,将1295个数分为5类,分别记为A、B、C、D、E类。A、B、C、D、E类分形维数的均值分别为1.21、1.26、1.29、1.33、1.40。然后寻找与这5个均值最接近的样本。这5个样本的红外云图和TBB等值线分布图显示:随着分形维数的加大,边缘线的非光滑程度逐渐加大,图形与准圆形的偏离程度逐渐加大,TC空间结构的复杂程度也逐渐加大。说明外缘线的分形维数可以在一定程度上定量表征TC的复杂程度。

热带气旋Dan移动过程中边缘线分形维数的变化:观测事实和可能原因

应用1999年10月1日18UTC至1999年10月9日12UTC GMS-5卫星红外灰度资料,计算了热带气旋(TC)Dan(国内编号9914)外缘线的分形维数Db,以此定量表征TC Dan复杂结构的时间变化.结果显示,在TC Dan移动过程中,分形维数Db的变化可以区分为3个阶段.在第1和3阶段,Db的阶段均值与热带区域积云边缘线分形维数的正常值DL无显著差异;在第2阶段,Db的阶段均值大于DL,两者差异非常显著;即从第1阶段到第2阶段出现了分形维数的增长.第2阶段结束时,TC Dan突然北折转向.这意味着,Db高值段的出现可视为TC Dan路径异常的一个可能前兆.结果还显示,两类过程导致了分形维数Db从第1阶段向第2阶段的转变.一类是TC与相邻小尺度对流块的相互作用;其结果增大了TC外缘线局域线段的复杂程度.另一类是TC区域内强对流区的破裂,破裂后的小尺度强对流块的自组织,小尺度强对流块之间非对流孔隙的出现、发展和合并,以及外缘线裂缝的形成;其结果增大了TC外缘线全局线段的复杂程度.