Multifractal Analysis on the Rainfall Rate in Typhoon Cases in 2012, Korea
Analyse multifractale utilisant le taux de précipitations dans cas de typhon en 2012, Corée
Résumé
The main goal of this thesis is develop a new multifractal nowcasting approach based on radar data, particularly for extreme events. Whereas the previous attempts where based on scalar cascades focused on the rain rate, this thesis will take into account the vector velocity field (and its multifractal variability, e.g. of its horizontal divergence), as well the terrain complexity and the consequent orographic effects. It will take hold on recent development of multivariate multifractal techniques (Schertzer and Tchiguirinskaia, 2015) that makes theoretically possible to represent together the advecting velocity field and the advected scalar field. However, there are still large uncertainties on the choice of the adequate class of models and their parameters, comparison with mesoscale models will be therefore quite helpful. The first stage of this thesis will be devoted to drastically reduce these uncertainties with the help of empirical data analyses, as well as possible theoretical insights (e.g. connectivity properties) and comparison with mesoscale models (e.g. selected key mechanism). The second stage will be devoted to develop and test a concrete nowcasting procedure based on these findings and attempting to use at best the radar data (including their Doppler information) and numerical weather prediction products.
L'approche multifractale a été utilisée pour analyser le taux de précipitations de trois typhons (Khanun, Bolaven et Sanba) qui ont frappé la Corée du Sud en passant par l'île de Jeju vers la péninsule coréenne en 2012. Les données sur le taux de précipitations sont obtenues à partir d'un radar en bande S exploité par la Corée Administration météorologique (KMA) et la simulation de modèle CReSS. L'analyse multifractale a été réalisée à l'aide de l'analyse Trace Moment (Schertzer et Lovejoy, 1987) et de l'analyse Double Trace Moment (Lavallée et al., 1992) pour quantifier l'intermittence moyenne à l'aide de sa co-dimension fractale C1 et de sa multifractalité. index α, qui mesure la rapidité avec laquelle évolue l'intermittence pour l'ordre statistique supérieur avec une grande quantité de données spatio-temporelles. Premièrement, avec les données radar, l’analyse spectrale a été réalisée pour vérifier la prudence du champ. Dans le cas des typhons Khanun, Bolaven et Sanba, les valeurs moyennes de l’exposant d’échelle β pour l’analyse spectrale sont respectivement de 1,92 (Khanun), 1,710 (Bolaven) et 2,233 (Sanba), toutes ii hauteurs des domaines de 256 km. × 256 km. Alors que 2.515 (Khanun), 2.553 hauteurs des domaines de 256 km. × 256 km. Alors que 2.515 (Khanun), 2.553 (Bolaven) et 2.513 (Sanba) dans la taille du domaine 64 km × 64 km. Tous les champs de différentes tailles de domaines à différentes altitudes étaient conservateurs. En analyse TM et DTM, avec l'ordre des moments q et (q, η), il est montré que K (q) et K (q, η) satisfont à la forme universelle présentant les paramètres de messagerie unifiée α et C_1. Chaque paramètre indique le degré de multifractalité du processus (α) et la codimension de la singularité moyenne du champ (C_1). Dans tous les cas, les champs pluviométriques étaient constants en basse altitude (1, 2 km), alors que les fluctuations étaient plus marquées en haute altitude. Pour vérifier le résultat de l'observation radar, nous avons également utilisé le taux de précipitation obtenu par simulation du modèle CReSS. En conséquence des paramètres de messagerie unifiée de tous les cas du modèle CReSS, uniquement dans le cas de Khanun, α est inférieur à 1 dans les deux domaines. D'autre part, α est supérieur à 1 avec Bolaven et Sanba dans les deux domaines. Avec le résultat, il est montré qu'il existe une dépendance de α] avec l'altitude qui montre la déduction de la configuration du champ de précipitations dans chaque altitude avec les paramètres UM. Cela permet de voir l'évolution du champ de précipitations. Lorsque le typhon a traversé l’île de Jeju, où se trouve le mont Halla, il a commencé à diminuer les cyclones, libérant ainsi son humidité sous forme de pluie torrentielle sur l’île. Étant donné que le stade de tous les typhons était en phase d'affaiblissement ou de dissipation, les paramètres UM montrent que le cisaillement du vent a incliné le vortex pour obtenir les différentes configurations des champs de précipitations à chaque altitude
Domaines
Ingénierie de l'environnement
Origine : Version validée par le jury (STAR)