【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展,必然加劇了我國(guó)的城市化的發(fā)展,因此我國(guó)城鎮(zhèn)人口密度迅速的增加。然而這就導(dǎo)致了一旦發(fā)生如臺(tái)風(fēng)、暴雨等重大的自然災(zāi)害,就會(huì)對(duì)我國(guó)公民的生命安全造成更加巨大的損失并且同時(shí)帶來(lái)的是社會(huì)巨大的財(cái)富損失。再加之以現(xiàn)在的生態(tài)環(huán)境惡化,人類對(duì)自然災(zāi)害的承受能力越來(lái)越差。因此,準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)自然災(zāi)害成了現(xiàn)在刻不容緩的一個(gè)重大課題。其中對(duì)于臺(tái)風(fēng)的預(yù)報(bào)來(lái)說(shuō)一直是氣象預(yù)報(bào)領(lǐng)域的重點(diǎn),由于臺(tái)風(fēng)是一種災(zāi)害性極強(qiáng)的天氣系統(tǒng),而需要預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)就必須獲取臺(tái)風(fēng)的中心位置,因此臺(tái)風(fēng)中心定位的研究對(duì)于臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)就十分關(guān)鍵�，F(xiàn)如今監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)主要依賴于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),然而目前世界上對(duì)臺(tái)風(fēng)中心自動(dòng)定位還處于一個(gè)探索和研究的階段,特別是對(duì)無(wú)眼臺(tái)風(fēng)的自動(dòng)定位還沒有一套成熟的定位體系,對(duì)于不同的臺(tái)風(fēng)形態(tài)需要用不同的方法去進(jìn)行定位,定位過(guò)程復(fù)雜且結(jié)果上也不盡人意。本文為解決這些缺點(diǎn),提出了利用深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法進(jìn)行識(shí)別和中心定位的方法,并開展實(shí)驗(yàn)研究。本文針對(duì)傳統(tǒng)方法對(duì)臺(tái)風(fēng)云系識(shí)別率不足的問(wèn)題,提出了利用深度學(xué)習(xí)的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法對(duì)臺(tái)風(fēng)云系進(jìn)行識(shí)別。對(duì)臺(tái)風(fēng)以及FY-2氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行深入調(diào)研,分析了傳統(tǒng)臺(tái)風(fēng)云系識(shí)別的方法,設(shè)計(jì)了利用Faster R-CNN深度學(xué)習(xí)模型識(shí)別臺(tái)風(fēng)云系的總體算法框架,包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型的修改與參數(shù)的選擇和測(cè)試與結(jié)果分析。根據(jù)總體算法框架,開展了利用深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)對(duì)臺(tái)風(fēng)云系進(jìn)行識(shí)別的實(shí)驗(yàn),在臺(tái)風(fēng)云系的識(shí)別率上都取得了滿意的成果,驗(yàn)證了方案的可行性。本文針對(duì)傳統(tǒng)方法定位臺(tái)風(fēng)中心復(fù)雜并且對(duì)部分臺(tái)風(fēng)無(wú)法定位的問(wèn)題,提出了一種基于歷史路徑的深度學(xué)習(xí)定位法。對(duì)臺(tái)風(fēng)中心定位方法進(jìn)行深入的調(diào)研,分析了傳統(tǒng)的臺(tái)風(fēng)中心定位方法并對(duì)有眼臺(tái)風(fēng)中心的定位進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),將氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化并生成實(shí)驗(yàn)所需的數(shù)據(jù)集,應(yīng)用建立好的數(shù)據(jù)集展開臺(tái)風(fēng)中心的定位工作,設(shè)計(jì)了一種新的臺(tái)風(fēng)中心定位的方案,根據(jù)方案利用歷史路徑結(jié)合Ins Faster R-CNN網(wǎng)絡(luò)并對(duì)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了修改,對(duì)臺(tái)風(fēng)中心定位進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果在各形態(tài)的臺(tái)風(fēng)中心定位上都獲得了令人滿意的結(jié)果,最終驗(yàn)證了總體方案的可行性。
【圖文】：

另一個(gè)因素是高度快速冷卻，可以釋放熱帶氣旋的冷凝熱量。需要高濕度，，尤其是在對(duì)流層的低層當(dāng)中；當(dāng)大氣中有大量水分時(shí)，條件更有利于熱帶氣旋的發(fā)展因?yàn)楦呒羟辛ζ茐娘L(fēng)暴的循環(huán)，因此還需要少量的風(fēng)切變。熱帶氣旋一般需要與赤道形成超過(guò) 555 公里（345 英里）或 5 度的緯度，使科里奧利效應(yīng)將風(fēng)吹向低壓中心并形成循環(huán)。最后，熱帶氣旋形成性的需要預(yù)先存在于干擾性的天氣系統(tǒng)中，因?yàn)闊釒庑粫?huì)自發(fā)形成。與 Madden-Julian 振蕩有關(guān)的低緯度和低緯度西風(fēng)爆發(fā)可以通過(guò)引發(fā)熱帶擾動(dòng)為熱帶氣旋的形成創(chuàng)造有利條件。2.1.3 臺(tái)風(fēng)中心的確定臺(tái)風(fēng)大致可以分為兩類，一類是有眼臺(tái)風(fēng)，另一類的無(wú)眼臺(tái)風(fēng)。有眼臺(tái)風(fēng)的眼區(qū)在氣象衛(wèi)星云圖上比較明顯，是一塊具有高亮度云區(qū)包圍的較暗區(qū)域，其原因是臺(tái)風(fēng)眼是溫度相對(duì)較高的區(qū)域，顯示在衛(wèi)星云圖中便是較暗的區(qū)域。而有眼臺(tái)風(fēng)的中心位于臺(tái)風(fēng)的眼區(qū)，反應(yīng)在衛(wèi)星云圖上就是灰度值最低的地方。清晰的眼區(qū)特征使得有眼臺(tái)風(fēng)的自動(dòng)定位還是相對(duì)容易的。但也有例外，如當(dāng)有眼臺(tái)風(fēng)的眼區(qū)很大或者形狀不規(guī)則時(shí)，單考慮亮溫還是不足以準(zhǔn)確定位的。

在離眼區(qū)近的一些云區(qū)可能存云洞，且這些云洞的溫度與眼區(qū)的溫度相近，這就使得在進(jìn)行有眼臺(tái)風(fēng)定位時(shí)會(huì)收到這些云洞的誤導(dǎo)，導(dǎo)致定位不準(zhǔn)。有眼臺(tái)風(fēng)如圖 2-1 所示可以分為三種情況，a）為小而圓的眼，b）為大而圓的眼，c）為不規(guī)則的大眼。不同的有眼臺(tái)風(fēng)的中心定義如表 2-1 所示。表 2-1 有眼臺(tái)風(fēng)不同類別與中心定義Table 2-1 Different types of eye typhoon and center definitions眼區(qū)的類別 臺(tái)風(fēng)中心定義 小而圓并且中心清楚 眼的中心 眼大而圓 幾何中心 眼大而不規(guī)則 幾何中心或者冷云區(qū)中最暗處 然而對(duì)于無(wú)眼臺(tái)風(fēng)可以分為兩種情況：一種是無(wú)眼臺(tái)風(fēng)但有密閉云區(qū)如圖 2-2 所示，這種情況下無(wú)眼臺(tái)風(fēng)可以分為四類。分別為出現(xiàn)對(duì)稱的近于圓形的密閉云區(qū)、密閉云區(qū)中出現(xiàn)弧狀云隙或裂縫、密閉云區(qū)減弱并且有干舌侵入和具有不對(duì)稱的密閉云區(qū)。另一種是無(wú)密閉云區(qū)的無(wú)眼臺(tái)風(fēng)，如圖 2-3 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P407

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2669889