我国南海沿海台风及暴潮灾害趋势分析

利用中国气象局上海台风研究所(CMA)和国家海洋局(SOA)数据资料, 对南海沿海台风活动(1949—2016)和风暴潮灾害趋势(1989—2016)进行了统计分析。结果表明, 南海地区台风年登陆频数整体上呈微弱减少趋势, 但强台风影响及强度呈加强趋势; 1990年代中期台风登陆频数出现显著突变, 粤东地区受高强度台风的影响变得频繁, 粤西地区从2007年开始台风登陆强度逐年增强; 研究区域内台风强度分布一致性较好。文章还总结了典型的热带气旋路径, 分析了不同入射角范围的台风在强度和地区分布上占比的变化规律, 指出近年来中国南海沿海地区年强台风暴潮灾害发生频数增多, 年最大风暴潮等级有增大趋势。     

登陆广东极值台风的估算

本文利用1949年至1983年西北太平洋台风基本资料,对在我国广东省沿海登陆的台风作统计分析,证实了其年频数分布、地理分布及强度分布都存在一定的规律性,并发现强度分布与地理分布是相互独立的。在此基础上,提出一种估算“多年一遇”极值台风的方法。     

不同气候情景下中国滨海城市海岸极值水位重现期预估

气候变化背景下,海平面上升叠加台风—风暴潮、天文大潮等产生的海岸极值水位事件趋多增强,对我国滨海城市社会经济可持发展构成了严重威胁。为认识未来我国滨海城市海岸极值水位危害性（强度和频率）的变化,本文首先采用第五次国际耦合模式比较计划（CMIP5）数据,分析了不同气候情景下（RCP2.6, 4.5, 8.5,简称为RCPs）下,未来不同年代（2030年、2050年和2100年）我国滨海城市沿岸海平面变化幅度;其次,基于沿海验潮站的历史观测资料和文献数据,分析了未来热带气旋强度变化对海岸极值水位的影响;最后,利用皮尔逊Ⅲ型（P-Ⅲ）水文概率曲线方法,预估了不同气候（RCPs）情景下未来不同年代（2030年、2050年和2100年）我国9个滨海城市海岸极值水位重现期的变化。结果表明：（1）在不同气候情景下,我国滨海城市沿海平均海平面均呈现上升趋势,其中,到21世纪末,长三角地区沿海海平面上升幅度最大,上升速度比全国平均高出约30%;（2）热带气旋的强度与台风—风暴潮的增水幅度存在正相关关系。预计到21世纪末,热带气旋的整体强度很可能将增强,热带气旋引发的台风—风暴潮的增水幅度较当前很可能有明显提高。（3）未来我国滨海城市沿海极值水位将有显著增高的趋势,当前极值水位的重现期将明显缩短。到21世纪末,我国滨海城市当前百年一遇的极值水位,重现期几乎都将缩短至20年一遇以下,其中,大连、青岛、上海和厦门等城市海岸极值水位重现期很可能缩短为（或低于）1年一遇。本文虽在一定程度上反映了不同气候情景下海岸洪水危害性的变化,但对于未来热带气旋的变化及其影响的研究尚有待进一步深入。     

西北太平洋台风路径的聚类分析

重点研究了1983—2002年的西北太平洋台风最佳路径数据资料集,运用Python编程语言,编写聚类分析程序,对台风数据进行聚类分析。通过资料中包含的台风强度、中心位置坐标的台风路径特征参数,利用K均值聚类法对西北太平洋台风路径进行客观地分类,分类数选定为6类。比较各类台风路径类型的生成位置、强度、气候趋势等特征,为台风路径的气候预测提供有用的信息。结果主要表明:6类台风包含4类转向路径台风和两类西北偏西的直行路径台风;直行路径台风几乎全部影响我国,转向路径中只有1类台风主要影响我国;从各类台风发生的频数来看,两类直行路径台风均呈下降趋势,有3类转向路径台风呈上升趋势。     

登陆华南台风的频数及强度变化特征分析

利用1949—2015年上海台风所提供的热带气旋资料,依据热带气旋登陆华南时的强度,对登陆华南台风的频数、初终旋影响日期、影响期以及登陆位置、强度等气候特征分为3个路段(即西路、中路和东路)进行了分析。结果表明:全年登陆华南热带气旋TCs(指登陆时底层中心附近最大平均风速≥8级的热带气旋)和台风以上(指登陆时底层中心附近最大平均风速≥12级的热带气旋)频数均有不显著的增加趋势,且登陆华南TYs频数占TCs频数的百分比呈不显著的上升趋势,年际变化特征明显,年最多登陆TCs频数是最少登陆TCs频数的9倍,TCs和TYs的年代际变化具有明显的波动特征,登陆时间主要集中在7—9月。登陆地点主要集中在珠江口以西(西路和中路)。登陆华南TCs的平均影响期为78 d,多年平均初旋和终旋影响日期分别为7月8日和9月23日,初旋和终旋影响日期有提早的趋势,其中东路平均10 a的终旋影响日期提前5.8 d。从登陆强度看,整个华南、中路和东路各级热带气旋的强度有不同程度的增强趋势,而从西路进入华南的热带气旋中,强热带风暴的强度是减弱的,而热带风暴和台风以上的强度是增强的。值得注意的是,近十年来以极端强度登陆华南的台风显著增多。     

影响广西的台风极端灾害趋势风险分析

利用趋势性检验和R/S分析方法探讨了影响广西的极端台风灾害的风险演变趋势。结果表明:1961—2018年影响广西的台风频数呈显著下降趋势,但强致灾台风频数在近年来显著上升,未来可能持续增加;台风影响日期服从正态分布,极早与极晚事件的发生率相关性较强,变化趋势较为一致,均随着年代变化呈下降趋势,在未来可能继续下降;影响广西的台风最大风速≥39 m/s被定义为极端大风事件,其发生概率整体呈增加趋势,并在未来可能持续增加;影响广西的台风累计最大雨量服从伽马分布,降水量≥388 mm被定义为极端大雨事件,在58 a间其发生概率持续增长,在未来可能继续维持增长趋势。     

影响广东省中部沿海热带气旋大风气候特征和重现期分析

利用广东省中部沿海台站气象资料,统计分析了影响该地区的热带气旋频数、强度、发生源地、大风风速等气候特征及变化趋势,并进行了台站资料的重现期风速计算。结果表明,热带气旋影响广东省中部沿海多出现于6—9月,其中尤以8月最多;影响热带气旋以强热带风暴和台风最多,它们多生成于南海北部和菲律宾群岛以东洋面;在过去50年间影响热带气旋频数总体上略有下降,在1970和1980年代较多,1960年代和1995—2010年期间较少,影响热带气旋的强度有减弱的趋势。重现期风速极值分布总体上呈从沿岸向内陆迅速减小,以及西部略大、东部略小的特点。     

2020年西北太平洋和南海台风活动概述

利用中央气象台台风实时业务定位资料和地面气象观测资料对2020年西北太平洋和南海的台风活动主要特征以及主要影响我国的台风路径、强度及风雨情况进行了统计分析。2020年西北太平洋和南海共有23个台风生成,较多年平均值(27.0个)偏少4.0个;有5个台风登陆我国,较多年平均值(7.0个)偏少2.0个。2020年台风活动的主要特征有:台风生成源地明显偏西;生成总数偏少,极值强度偏弱;7月“空台”,是1949年以来历史首次;8月台风活跃,出现多个近海快速增强的台风;8月下旬至9月上旬,3个台风连续北上影响我国东北地区,历史罕见;10月生成的台风个数较常年偏多,先后影响我国南海或中南半岛。     

1951～2004年登陆我国热带气旋频数和强度的变化

通过分析1951～2004年登陆我国热带气旋频数和强度的变化,结果表明,登陆热带气旋频数呈减少趋势,50～60年代登陆热带气旋频数较多,1991～2004年是热带气旋登陆我国的最少时期,1951～2004年间登陆强度为强台风和超强台风的热带气旋频数呈显著减少趋势.最大登陆强度在50～70年代,近几年是偏弱气候阶段.平均登陆强度没有明显变化.登陆热带气旋的破坏潜力存在明显的年代际变化,50～70年代初明显偏强.登陆热带气旋平均强度的减弱和具有较强强度登陆热带气旋频次的减少引起破坏潜力的减弱.     

北部湾中平台海域热带气旋的气候特征

根据北部湾海域石油开发的需要,我们考察了台风对北部湾海域石油平台(20°40′N,108°41′E)的影响,对影响该平台的台风作了气候统计和分析。所用资料来源于“台风年鉴”、东亚地面天气图以及有关资料,资料序列共38年(1949—1986)。主要内容包括影响北部湾平台海域的台风源地、强度、登陆位置、频数及其季节变化、路径及其频数分布、大风以及38年内影响北部湾平台海域的历史较强台风的概况。     

Monte-Carlo模拟与经验路径模型预测台风极值风速的对比

台风是我国东南沿海区域每年发生的严重自然灾害之一。本文分别采用传统的Monte-Carlo模拟方法以及较为先进的经验路径模拟方法预测中国东南沿海区域台风的极值风速(10 m高度处10 min平均值)，并对两种方法的预测结果进行了对比。本文将东南海岸线向内陆扩展约200 km的区域划分为0.25°×0.25°的网格，以每个网格点作为研究点。首先采用Monte-Carlo模拟方法产生每个研究点1 000年间的虚拟台风事件。然后采用经验路径模型方法构建了西北太平洋1 000年的热带气旋事件集，采用模拟圆方法从中提取对各个研究站点有影响的台风事件。接着采用Yan Meng风场模型计算每个研究点台风的最大风速，构成极值风速序列。最后采用极值分布模型预测每个研究点不同重现期的极值风速，并对两种不同方法预测的结果进行了对比。研究发现在研究区域的内陆侧经验路径方法预测的风速略高于Monte-Carlo模拟方法预测的结果，而在海岸沿线一带经验路径方法预测的结果略低，这主要是由两种方法构造的虚拟台风的中心压强存在差异以及模型本身的不确定性造成的。本文的研究结果可以为防灾减灾系统提供有益的参考。     

台风诱发暴雨降水量的概率预测

每年由台风诱发暴雨引起洪水、滑坡等灾害在我国沿海地区造成巨大损失。作者采用多维复合极值分布理论（Multivariate compound extreme value distribution），以受台风暴雨危害较严重的浙江温州地区为例，对台风诱发暴雨的降水量进行了概率预测。该理论以影响暴雨强度的台风中心气压差和降水量为研究对象，并考虑导致极端降水的台风过程的出现频次的概率特性，预测结果较传统方法更为合理和安全。     

中国东南沿海区域台风数值模拟与危险性分析

通过网格定点法对我国东南沿海区域性台风危险性进行了分析。利用对各网格点有影响的历史台风数据,建立了各网格点的台风关键参数的最优概率模型。利用Monte-Carlo方法产生每个网格点1000年间的虚拟台风事件。采用YanMeng(YM)风场模型模拟了100个历史台风的最大风速,通过使这些最大风速与观测的最大风速误差和最小,建立了一组新的计算最大风半径Rmax和Holland气压参数B的公式,结果表明新的台风参数计算方案效果良好。利用新的参数计算方案、YM风场模型、特定地点的台风衰减模型以及合适的极值分布模型,预测了各个网格点不同重现期的极值风速,进而绘制了台风多发区域的设计风速图。最后研究了不同B模型、Rmax模型和极值分布模型对预测的极值风速的影响。可以为结构抗风设计和台风防灾减灾提供新的参考。     

2021年西北太平洋和南海台风活动概述

利用中央气象台台风实时业务资料、自动气象站观测资料以及卫星云图等对2021年西北太平洋及南海台风活动的主要特征和影响我国台风的路径、强度及风雨影响进行分析和回顾。结果表明:2021年西北太平洋及南海台风生成个数偏少,生成源地整体偏西;台风强度偏弱,但有多个台风出现了快速增强,其中台风“烟花”“灿都”的24 h强度增幅达40 m·s^-1,为近30 a少见;2021年先后有5个台风登陆我国,另有2个台风影响我国。在登陆台风中,4个登陆华南的台风强度均弱于历史平均值。所有登陆台风在登陆后的维持时间都明显高于历史均值,特别是台风“烟花”为历史上登陆华东后维持时间最长的台风,给我国带来了严重的灾害影响。     

2022年西北太平洋和南海台风活动概述

利用中国气象局热带气旋最佳路径等资料,对2022年西北太平洋及南海台风活动的主要特征和影响我国台风的路径、强度及风雨影响进行分析和回顾。结果表明：2022年西北太平洋及南海台风生成个数与常年持平,台风总体强度偏弱,生成源地显著偏北;登陆台风个数偏少,登陆强度偏弱;有3个台风集中在广东西部登陆,另外强台风“梅花”是1949年以来首个4次登陆不同省份的台风。全年多台风事件频发,共存的台风共计有11组,历史罕见。2022年台风灾害影响较轻,夏台风偏少,秋台风活跃。     

Wave climate variability of Taiwan waters

Global sea surface wind field data derived from NCEP reanalysis were used in driving a SWAN wave model to reconstruct historical wave records from 1948 to 2008. The reconstructed wave data were compared and verified by the observation of the data buoys of the Central Weather Bureau and the Water Resources Agency, Taiwan, and the National Data Buoy Center/National Oceanic and Atmospheric Administration, United States. Over the past six decades, the wave climate in Taiwan waters has undergone considerable changes. The annual mean significant wave heights have reduced an average of 0.31 cm/year. Winter wave heights have gradually dropped 0.86 cm/year, which are related to the weakening of winter monsoons. Regarding the inter-annual wave climate variation, the influence of El Niño/southern oscillation was substantial; the wave heights increased in La Niña years and decreased in El Niño years. In the past 60 years, extreme wave events have been concentrated in two periods: 1967–1974 and 2000–2008. More severe extreme wave events occurred in the latter compared with the former, and all were induced by typhoons. A clear trend, in which the summer (winter) extreme wave events have increased (decreased) gradually, has been identified. The 1980s was the transition period. After the transition period, the annual occurrence of extreme wave events caused by typhoons exceeded those caused by an intense outbreak of winter cold surges, although the total number of the annual extreme wave events has not changed substantially.     

基于信息扩散技术的华南极端台风灾害风险评估

利用2005—2016年登陆华南地区的12个极端台风灾害样本, 综合考虑了承灾体脆弱性和防灾减灾能力, 对华南地区进行极端台风灾害风险评估, 步骤如下: 1) 以各指标的灰色关联度为基础, 构造华南极端台风的危险性指数、脆弱性指数和防灾减灾能力指数; 2) 根据灾害风险数学表达式, 以层次分析法确定的系统权重为基础, 构造华南地区极端台风灾害风险指数; 3) 通过二维正态扩散技术构造原始信息矩阵和模糊关系矩阵, 利用因素空间理论进行模糊近似推理, 计算得到由风险指数近似估计直接经济损失指数的风险估计值; 4) 利用超概率评估模型, 对极端台风的直接经济损失率进行超概率评估。结果表明, 构造的风险指数与实际情况较为吻合, 计算得到的风险估计值与直接经济损失指数变化趋势较为一致, 均方误差为0.20, 相关系数为0.78。结果还表明, 由极端台风造成的直接经济损失率为0.1%, 已成为常态风险, 华南地区极端台风灾害的超越概率与直接经济损失率呈现出良好的线性关系。     

设计波高推算的一种新模型

考虑台风影响海域的设计波高,结合复合极值理论和最大熵原则,构造了1种新型的具有4个待定参量和1个台风频次参量的poisson-最大熵分布函数模型,并推导出求解参数的方程组,参数的数值解可通过年极值实测数据的期望、方差、偏度和峰度得到.以黄海某观测站26 a极值波高的实测数据为例计算了新模型中4个待定参量和多年一遇设计波高,并与传统常用计算方法得到的结果进行比较.比较表明,新模型相比传统方法具有一定的优势.