"麦莎"台风影响期间浙江的大风分布特征和成因分析

分析了“麦莎”台风引起浙江省的大风分布特征和成因,指出受“麦莎”影响,大风过程历时之长、强风持续时间之久、分布范围之广属历史罕见;其成因在于“麦莎”台风本身的强度大是本次强风出现的基础因子,“麦莎”台风的西北行路径特点和较慢移速是大风持续时间长、影响范围大的重要保证,“麦莎”台风与周围天气系统的相互作用是导致大风出现和偏态分布的直接诱因,浙江省的特殊地形也是促成大风出现并呈偏态分布的有利因素。     

闽东沿海不同地域极大风分布特征

将闽东沿海地形分为深入陆地海湾、开敞式海湾、海岛、临海岸基、开阔海面等5种类型,将沿海代表测站归类不同地形区域,统计分析不同地形区域极大风的时空分布特征。结果表明,开敞式海湾风力比深入陆地海湾大,海岛风力比海湾大;同比纬度,由陆地向海面,越往东、风力越大,到开阔海面大风分布趋于均匀;7~10月出现≥8级、≥10级的极大风概率最高。大风天气过程受台风影响最大,海湾主要受台风本体环流影响;影响最多的地域是台山列岛,最少是沙埕港;登陆台湾再次登陆福建及过台湾岛北部海面袭击福建的台风,影响时间长,大风强度和范围等最大;秋季台风影响,多为台风环流与环境场结合,闽东沿海海岛出现大风。     

不同路径台风影响下莆田内陆大风的特征分析

利用2008-2016年莆田气象自动站大风资料,对影响莆田市的台风大风统计分析,结果表明,①影响台风具有明显的年月变化特征,近年来影响台风数量较常年偏多,影响月份主要集中在7～9月;②对影响台风源地划分,Ⅰ区和Ⅱ区为台风主要生成源地;③对影响台风路径归类,划分为6类路径,分析了不同路径下台风影响特征;④莆田内陆大风强度与影响台风登陆位置密切相关,当处于a类路径时,内陆大风影响最显著。     

热带和副热带大气准双周振荡特征对西北太平洋台风路径的影响

根据美国联合台风预警中心热带气旋的数据(1979—2010年)以及NCEP/NCAR再分析风场和高度场的资料,从气候学角度分析了近32年夏季西北太平洋3类路径台风的大气准双周振荡的特征,并合成分析了6~10月3类路径台风生成时刻的原始环流、低频环流以及QBWO周期内低频环流的演变过程,结果表明:对流层低层至中层的大气存在明显的10~20 d准双周振荡特征,这对西北太平洋台风路径的预报有很好的指示作用;低频环流的演变特征表明,在西北太平洋地区,QBWO是通过低频气旋和低频反气旋来影响南海的季风槽以及副热带高压的强度和位置,进而对台风的生成位置和移动路径产生影响;菲律宾以东低纬度地区生成的低频气旋易于台风的生成,低频气旋的正涡度带走向和移动趋势预示着台风未来的移动方向;另外,在副热带地区同样存在着一支自西向东传播的大气准双周振荡波列,热带与副热带大气准双周振荡的相互作用对台风的路径产生了重要影响,这对台风路径的预报有较好的参考意义.     

湛江港海域台风浪分布特征模拟

利用物理过程考虑得较全面的第三代近岸海浪数值模式(SWAN)，模拟了湛江港海域一次台风浪过程。结果表明：台风风场直接决定了海浪的分布特征。在台风场的驱动下，风向与浪向基本上是一致的，并且波高、波长与周期的发展和传播方向与风向也是一致的；风速的大小决定了波高、波长与周期的大小。此外，海浪的分布特征受台风中心的位置和移动路径影响较大，当台风中心位于湛江港海域的不同位置时，台风浪有效波高、波长与周期的分布特征及传播方向都有着较大的差异，可以为湛江港海域台风浪的预报提供借鉴。     

台风影响下渤海及邻域海面风场演变过程的MM5模拟分析

在装有Linux操作系统的PC机上运行美国大气研究中心（NCAR）的非静力中尺度大气模式MM5,运用MM5的嵌套功能,以30km水平分辨率对台风KAI－TAK（2000年第4号）影响渤海海区的时段进行数值模拟,同时给出了水平分辨率为10km的嵌套区内还时的渤海海面风场,通过对台风中心位置,中心气压,风速分布与雨区分布等要素的模拟结果与实况的比较,证实该实验对台风过程的模拟较为成功,嵌套区内渤海海面风场也明显体现出了地形影响的特征,并尝试以T106格点资料的三维客观分析场结合主空及地面观测为模式提供初值场,6h／次预报场为模式提 变边界条件,对渤海海面风场进行了24h时预报。     

阵风估算系统对河南省2018年春季大风的模拟

通过对2018年3月15-16日河南省发生的一次春季大风的天气学分析,探讨了大风极值中心出现在豫北地区的原因.在此基础上,利用耦合了阵风估算(wind gust estimate,WGE)方法的天气研究和预报(weather research and forecasting,WRF)模式模拟了研究区风场的空间特征,评估...     

低矮建筑非定常绕流大涡模拟影响因素

掌握结构周围风场及其特性,是开展建筑结构抗风设计的基础。借助采用大涡模拟(LES)的方法,对低矮建筑非定常绕流进行了大涡数值模拟研究。分别分析了不同运算时间、建筑物不同高度处及不同风速因素,对低矮建筑非定常绕流特性的影响。结果表明:(1)随着时间的增加,建筑物迎风侧的速度和压力均增大,背风侧的压力出现了负值,速度最小值出现在背风侧的涡中心位置。(2)随着建筑物高度逐渐增加,涡的位置逐渐向上偏移,由于风速比较均匀,当遇到建筑物时,在建筑物迎风侧,速度流线会形成一种上升的趋势,背风侧的压力逐渐增加。(3)随着风速的增加,建筑物的背风侧出现了大涡,且速度逐渐增大,背风侧的压力最小值逐渐减小。     

影响长江口深水航道骤淤的非常态天气过程Ⅰ:台风的路径特征及数值验证

为归纳长江口深水航道台风期骤淤的发生规律及特征,分析了发生骤淤时刻的气象条件与对应的波浪条件。研究发现,牛皮礁站的波能与骤淤具有较好的相关性;从台风路径上分析,长江口东侧过境台风对航道的骤淤影响显著。结合历史台风路径,选取3个典型路径的台风,选择藤田-高桥圆形经验风场和CFSR(climate forecast system reanalysis)风场的混合风场复演了台风场,然后采用SWAN模型模拟了不同路径台风期间的波况,最后以牛皮礁站的浅水波能流为判别参数,分析不同路径台风对长江口深水航道骤淤的影响。研究表明长江口东侧过境的台风是较易产生较大波能并进一步诱发骤淤的典型台风路径,这一分析结果与2010年以来的骤淤实测台风路径结果吻合。     

考虑中尺度台风效应的大型风力机体系气动性能分析

为系统研究台风作用下风力机体系的气动性能与风效应特性,引入考虑真实台风场强变异性和衰减效应的中尺度天气预报模式对台风"鹦鹉"进行高时空分辨率模拟.基于最小海平面气压追踪的台风中心路径与实测路径的对比结果,验证模拟的有效性.以中国东南沿海地区某风电厂5 MW水平轴风力机为对象,结合小尺度CFD大涡模拟技术对叶片单个旋转周期不同停机位置工况进行三维非定常数值模拟.结果表明,采用WRF模式可以有效模拟近地面台风风场,拟合的台风剖面指数为0.076.台风下叶片和塔架的脉动和极值风压系数显著增大,最大增幅达29%.台风作用下叶片与塔架完全重合时为最不利情况,旋转至上叶片完全重合时安全余度最大.     

T639预报风场在台湾周边海域的解释应用

基于台湾的气象观测资料与日本的漂流浮标资料,通过定性判断预报值与观测值的曲线走势、定量计算相关系数、偏差、均方根误差及平均绝对误差的比较方法,检验了T639预报风场在台湾周边的有效性,能为航海、海洋工程、防灾减灾等提供参考。结果表明,T639预报风场对影响台湾与周边的台风、冷空气过程都具有较强的预报能力,其中对冷空气的模拟效果整体好于台风过程,中低风速下的模拟效果好于高风速;在台风(或冷空气)和狭管效应的双重作用下,台湾海峡存在明显的大风中心,但在台湾岛的阻挡下,台湾西南部的高雄附近海域在冷空气期间持续存在一个低值中心,冷空气期间风向的向岸效应(风向呈圆弧形包绕着大陆海岸线)明显。     

近17年福建沿海台风及风暴增水特性统计分析

根据1990~2006年的台风资料,对这17年登陆及影响福建沿海的台风特性进行了统计和分析,包括年际分布、年内月际分布、台风登陆点统计分析、台风强度统计分析.结果表明,与已有研究结果相比,台风的频率是下降的,登陆的台风集中发生在6~8月,提前了1个月,登陆台风的气压和风速成反比.对福建沿海崇武、东山、厦门、沙埕及梅花5个站点的实测潮位进行了调和分析和潮位预报,得出6个台风在各个站点引起的增水,对风暴增水分析表明,大风区范围越大则台风引起的增水越大,大风区覆盖台湾海峡的南部比覆盖北部更有利于增水,台风强度越大或台风与站点距离越近则台风引起的增水越大,位于台风右侧的站点比左侧的站点增水要大.     

对称和非对称台风对东海南海风暴潮影响比较

应用非结构网格的海洋数值模式FVCOM,分别模拟台风TC0509 (Matsa)、TC0519(Longwang)和TC0814(Hagupit)在长江口和杭州湾、福建沿海、珠江口和海南风暴潮,比较分析非对称台风和对称台风对风暴潮的影响.非对称台风的气压场和风场由WRF模式计算,对称台风的气压场和风场由藤田圆形台风模型计算.结果表明,对于登陆长江口和杭州湾、珠江口和南海一带的台风,WRF模式和模型台风计算的气压场和风场都能较好的模拟风暴潮,前者略好于后者.对于过台湾岛登陆福建沿海的台风,台风不对称明显,WRF模式能较好的模拟出真实的台风气压场和风场,前者模拟的风暴潮远优于后者.     

运动学效应对登陆台风近地面风场模拟的影响

以2016年超强台风"莫兰蒂"为例,采用天气研究与预报模型(WRF)耦合加利福利亚气象模型(CALMET)的方法,提出了适用于台风条件下的CALMET运动学效应改进方案(KETT)。结果表明,KETT方案可以成功消除CALMET原有运动学效应带来的风场模拟系统性误差,并且10 m高度风速和风向模拟误差比原有方案分别降低10.8%和5.4%。在石蛇山区域,与不采用运动学效应相比,KETT方案10 m高度风速和风向的模拟误差均降低12%以上,能够更准确地反映局地地形对台风近地面精细化风场的影响。     

基于卫星云图的无眼台风中心定位算法

基于数学形态学理论,采用球形结构元素设计了一种滚球滤波器,以去除红外卫星云图的噪声。采用多值自适应分割算法,生成自适应的分割模板,分割出主体台风云系。通过分析不同类型无眼台风云系的眼区特点,提出了具有自适应特性的无眼台风云系中心自动定位算法。通过红外通道和水汽通道的多谱图像融合,校验无眼台风中心的定位。实验结果表明,这种方法可以初步解决大部分无眼台风的中心定位。     

Effect of surface waves on air-sea momentum flux in high wind conditions for typhoons in the South China Sea

The WAVEWATCH-III wave model is implemented in the South China Sea to investigate the air-sea momentum flux in high wind conditions during 23 passages of typhoon occurred in 2005. The wave model is driven by the reanalyzed surface winds assimilated by several meteorologic data sources. The friction velocity was calculated and the relationships between different air-sea momentum param- eters were studied. The results show that the drag coefficient decreases with the wave age generally and levels off for wind speeds higher than 35 m/s under typhoon wind forcing. The spatial variations of air-sea momentum flux parameters in high wind conditions forced by typhoons are completely different from those at weak wind speeds and significantly depend on the relative position from the typhoon center.     

台风风场随机参数敏感性分析

在沿海台风多发区域，高耸和长大结构对于台风风速作用非常敏感，故有必要合理估算结构寿命期内可能遭遇的台风极值风速，结合台风气候条件下风速分布模型与Monte-Carlo可靠度分析方法，构建了台风风场随机模型，分析了台风风场风速的分布特点，数值化地再现台风的基本结构．选用1949年至2001年对上海地区有明显作用的75个台风记录，用敏感性分析方法计算了台风风场多个随机参数对于台风极值风速的贡献程度，为台风随机模型的极值风速预测作了必要的准备．     

台风风特性现场实测与数值模拟研究综述

台风风特性的现场实测与计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)数值模拟是研究台风作用下结构风效应和城市地形风场特性的主要方法。采用综述形式,对当前台风风场特性现场实测与数值模拟研究的基本方法、主要内容、待解决问题及未来发展趋势进行了归纳及总结。现场实测台风数据为台风风特性的研究提供有力的科学根据,在数值模拟软件中对台风风场进行模拟极大方便了对台风风特性的研究。目前,台风实测数据还十分有限,台风非平稳性和地域性差异等因素导致难以用数值模拟的方式准确描述城市地形风场环境。未来,需以现场实测和数值模拟相结合的方式,总结风场特性,对城市地形风场建立适配的台风数学分析模型,得到合适的结构设计风参数选值方法。     

架空输电线路非平稳台风风场数值模拟与验证

为了实现架空输电线路非平稳台风风场模拟,考虑非平稳脉动风场的紊流强度和阵风因子特性及其影响,提出了一种架空输电线路非平稳台风风场的模拟方法。首先利用Spline插值方法生成时变平均风速,采用更新时变平均风速的谐波合成法模拟脉动风速,然后基于三向风谱功率密度函数,构建了台风风场的时变功率谱,计入风场空间上的相关性,获取了调制进化功率谱,并与模拟台风功率谱比较;最后以某架空输电线路为例,验证了台风模拟方法的合理性。研究结果表明：随着基本时距的增加,台风的非平稳因素所占比重越大;本文提出的输电线路非平稳台风模拟方法合理有效。