热带气旋影响下的深圳港湾码头最大阵风预报方法研究

通过分析深圳三个沿海港口码头自动气象站(盐田港、妈湾港、蛇口码头)的瞬时极大风资料与热带气旋的主要特性(即热带气旋强度、热带气旋离气象站的距离、热带气旋相对于气象站的方位角的关系),提供了一个气象站在热带气旋影响下的最大阵风定量预报方法。同时分析了2004—2014年6月的所有距离气象站700km范围内的热带气旋以及3个气象站的同期小时极大风观测。研究结果表明,瞬时极大风具有间歇性,热带气旋对观测站的风力影响受周边环境影响大,越开阔的地域,热带气旋风力影响越大。一般情况下,深圳的3个沿海自动站中盐田港受热带气旋风力影响的程度远大于妈湾港和蛇口码头。当热带气旋靠近华南沿海,热带气旋对东北象限的风影响最大。在此象限中,强热带风暴级别以上的热带气旋引发盐田港瞬时大风的距离可以达到400km以上。热带气旋引发的深圳沿海自动站瞬时极大风(阵风17.2m·s~(-1))统计模型在2014年7月至2016年9月得到了很好的验证。本研究对深圳市气象局针对港口码头抗台防风的精细化预报服务以及全市的台风预警发布提供了有价值的参考。     

不同天气类型广州新电视塔高层风速与地面风速的比较分析

利用广州新电视塔自动站和中大自动站2007年9月至2009年4月的观测资料,结合天气形势进行对比分析,结果表明:热带气旋天气类型的阵风特点是平均阵风、瞬间阵风最大,强风影响的时间长,大气边界层与地面风力差最大;冷空气天气类型的阵风特点是平均阵风较大,瞬间阵风最小,强风影响的时间长,大气边界层与地面风力差最小;低槽天气类型的阵风特点是平均阵风最小,瞬间阵风较大,强风影响的时间短,大气边界层与地面风力差较大。在热带气旋天气类型中,在珠江口和粤西沿海地区登陆的热带气旋对广州大气边界层的风力影响最大,最大阵风出现在热带气旋强度最强且路径离广州最近的时间段里;另外,弱冷空气对热带气旋的风力有增强作用。在冷空气天气类型中,500hPa形势场的旋转型低槽有利于大气边界层出现强风。在低槽天气类型中,强低槽类型有利于大气边界层出现时间长强度强的阵风,雷雨大风类型有利于大气边界层出现短时极大风。     

汕尾浮标站的风况特征分析

利用广东省汕尾红海湾大型浮标站的近4年观测资料,统计分析汕尾红海湾近海海面风的日变化特征、季节变化特征和大风特点.分析表明：红海湾近海海面秋、冬风速大,夏季风速小,风向以东北风为主;平均情况下中午前后风速较小,早晚较大,风向以东北风为主;冷空气和热带气旋是造成红海湾近海大风的主要天气系统;大风平均阵风系数较小,最大阵风系数在热带气旋影响下出现.     

深圳地区季节风特征研究

本研究利用深圳地区8个沿海、陆地自动气象站2007年6月1日至2017年6月1日11年的小时风速观测数据,按不同季节对各站历史阵风观测进行特征分析研究,并计算比较各站的阵风系数。结果表明,沿海气象自动站四季风力观测普遍高于陆地自动站的风力;8个气象台站在夏、秋季受台风影响的最大阵风大于冬春之际受冷空气影响的最大阵风。各台站中,距离海岸最近的港口码头气象站,盐田港、妈湾港、蛇口码头具有最小的阵风系数;随着离海岸距离的增加,气象站的阵风系数变大,即距海岸线远的气象站的大风更具阵性特点。各台站中背仔角与盐田港是大风记录最为频繁的气象站,历史上受台风影响下的最大阵风达到了12级以上,最大平均风分别达到了9级和10级。进一步的大风个例分析结果表明,相比较台风、冷空气条件下的大风,深圳地区强对流天气引发大风更具有阵性的特征,大风发生地点更随机。本研究可以为不同季节条件下深圳地区的风力预测和风险评估提供指导。     

浙江省几种灾害性大风近地面阵风系数特征

阵风特性研究是大风预报和服务的基础。基于2011-2013年浙江省自动气象站逐日逐10 min测风资料,分析了浙江省陆地和近海海面冷空气、热带气旋和强对流大风的阵风系数特征。结果表明:冷空气和热带气旋大风阵风系数空间分布基本相同,大风主要发生在近海海面和沿海地区,海面阵风系数一般小于1.5,等值线平行于海岸线且自西向东逐渐减小,陆地阵风系数一般大于2.0,山区可超过3.0,表现出地形对阵风系数的增强作用。强对流大风阵风系数明显高于业务规范平均值,发生地点遍及浙江省各地,但发生概率超过10%的站点主要位于沿海地区和近海海面。风向基本不影响阵风系数空间分布。冷空气和热带气旋站点阵风系数与海拔高度有较高正相关性。模糊聚类分析发现:浙江省400 m以上山区站与70 m以下的低海拔站点在阵风系数特征上分属不同空间类型;基于逐步回归建立站点阵风系数预报模型,检验表明:模糊聚类可帮助提高模型阵风系数预报能力。     

基于历史资料的热带气旋大风定点预报及检验

热带气旋是沿海地区最具破坏力的自然灾害之一。研究近海热带气旋对深圳三个重点港湾码头站的定量阵风预报。在前人研究的基础上,除了考虑热带气旋强度、热带气旋相对于气象台站的距离、方位角等热带气旋特性因素外,进一步详细分析了热带气旋尺寸对热带气旋引发重点区域的定点阵风预报影响。研究使用2014年以前的港湾码头站在热带气旋影响期间的小时极大风观测记录与各热带气旋特性因素建立预报模型,用2015—2018年的14个近海热带气旋对港湾码头站的小时极大风影响来检验预报模型的实用性。结果发现在进一步考虑了热带气旋尺寸因素对热带气旋引发定点大风影响后,预报模型可以精准地预报重点区域的最大阵风值,其预报结果可为行业气象风险评估提供有价值的参考。      

琼州海峡南岸近地面层大风观测分析

利用2009年7月—2011年6月琼州海峡南岸东西两侧2部梯度测风塔2年实测资料,分析了海峡区域近地面层风向风速、阵风系数、风随高度变化的特征。结果表明:海峡东西两侧风参数大小有较大差异。在地面10 m高度风速＜10 m/s时,海峡风向风速有明显日变化,体现了以海陆风为主导的局地环流特征;海峡西侧的日最大风速及风速日较差分别比东侧大0.6 m/s和1.1 m/s;地面10 m高度的阵风系数及风随高度变化的幂指数α分别比东侧小0.03和0.02;阵风系数与α值随地面风速的增大而减小。当海峡地面10 m高度风速≥10 m/s时,阵风系数与α值并未随地面风速增大而减小。天气系统对海峡大风的阵风系数、风向风速演变趋势有一定影响,但对α影响较小。热带气旋大风过程的平均阵风系数比冷空气过程大。中心经过型、近距离经过型和外围影响型热带气旋大风过程的风速演变特征分别为双峰型、单峰型和平台型。过境型、锋消型以及冷暖系统共同影响型的冷空气大风过程的风速演变特征分别为平台型、单峰型和多峰型。      

大连地区阵风系数特征分析

利用2015年5月至2020年4月辽宁省大连地区9个国家气象站、2017年165个区域气象站逐10 min测风资料, 从风向、风级、月际变化、日变化、空间分布和天气影响系统等对大连地区最大、平均、最小阵风系数进行统计分析。结果表明: 1—12月平均阵风系数的变化范围为1.66~1.77, 秋末冬初平均阵风系数偏大, 春夏季节偏小; 与冷空气相对应风向的平均阵风系数大于与暖空气相对应的风向; 随着风级的增大, 最大、最小阵风系数向平均阵风系数收敛; 不同风级下阵风系数的频率分布均呈单峰型分布, 风级越大, 分布范围越窄。除西南风外, 其他风向的阵风系数均表现出白天大、夜间小的特点。大连地区阵风系数具有明显的地域特点, 东南和西北部沿海区域的阵风系数比内陆和西南沿海偏小, 风向基本不影响阵风系数的空间分布。大连的大风过程多受海上气旋和高压前部双系统共同影响, 气旋、台风以及雷暴大风的平均阵风系数大于同风级的平均值。     

琼州海峡海面风场特征的观测分析

在检验资料可靠性的基础上，利用船载自动站、浮标站与岸基自动站测风资料分析了琼州海峡海面风速空间变化规律，以及秋冬季节的海面风场的日变化特征。结果表明：(1) 琼州海峡海面风速平均比沿岸风速大3～4 m/s，当沿岸风速≥8.0 m/s(5级)时，海面风速比沿岸大5～6 m/s；(2) 海峡海面阵风系数随着风速加大而减小。沿岸风速<5级时，海面平均阵风系数在1.4～1.5之间，风速≥5级时，平均阵风系数为1.35左右；(3) 秋冬季节，海面的平均风速日较差与风一致率均小于沿岸，当海面出现≥10.8 m/s(6级)强风时，海面与沿岸的风速日较差减小，风一致率增加。     

雷州半岛东部沿海风况的特征

统计雷州半岛东部海岛自动站的近4年观测资料,分析得到雷州半岛东部沿海海面风的时间变化特征和大风特点。结果表明:雷州半岛东部沿海风速冬季最大、夏季最小;日平均风速分布呈单峰型,且日较差较小,正午前后风速较大,傍晚到次日早上风速较小;全年主导风向为东南、东北和偏东风,春季的主导风向为东南、偏东风,夏季以东南风向为主,秋季主导风向为东北风和偏东风,冬季主导风向为东北风;热带气旋和冷空气是造成沿海大风的主要原因;热带气旋所致大风的平均阵风系数和离散度均明显大于冷空气样本。     

连云港沿海近地层湍流强度特征

在对连云港沿海15个各类气象观测站2000—2009年8级以上强风样本统计分析基础之上,利用6座沿海梯度测风塔2005—2007年测风资料,探讨了连云港沿海近地层风湍流强度的时空分布规律及特点,并重点对不同类型天气系统引起的强风湍流演变特征及其对风电场影响进行剖析。研究结果表明:①风湍流强度具有很强的季节性,冬季小、夏季大,随高度增加而减小;②海面动力粗糙度对海上强湍流变化的影响有别于无强风及下垫面是陆地时;③在热带气旋影响区域,同一时段内可能会出现风速和湍流强度瞬时骤变现象;④海上强湍流出现在30m以上高度,陆地出现在底层,这一现象在不同天气系统引起的强风湍流变化中都有发现;⑤风机轮毂高度处有2.1%～3.8%的湍流强度特征值超过目前风机最大抗湍流强度设计标准,建议华东中、北部沿海地区风机抗湍流强度参数调整为0.31～0.41。     

2005年世界气象组织热带气象工作组会议综述

世界气象组织(WMO)大气科学委员会(CAS)热带气象研究工作组(WGTMR)会议,于2005年12月12-16日在深圳市举行。会议总结回顾过去4年热带气象领域所开展的研究工作,包括:热带气旋预报研究成果和进展,主要在热带气旋活动(频率、变化、强度等);热带气旋预报技术;确定热带气旋预报研究发展的优势领域等;季风预测的研究成果和进展,分别涉及东亚季风(含南海季风),南亚季风和南美季风等;热带干旱研究成果和进展主要在热带致雨天气系统的研究,对热带人工影响天气新方法新途径的探索,东非的降雨量季节变化特征、年代际雨量变化特征和雨季的开始和结束等;各国业务化运行的数值天气预报系统;以及热带气象和气候变化是在全球气候变化背景下开展研究。大会的特邀报告就利用科学技术进步不断提高气旋预警工作水平、全球变暖与热带气旋活动的关系、热带气旋强度变化共识预报的研究工作、我国新一代数值预报模式、以及目前我国业务使用的台风数值模式等专题进行学术报告。     

热带气旋致灾因子综合影响强度评估指标研究

整理了1949—2008年311例热带气旋影响浙江时各气象站的风雨资料、海洋观测站风暴潮资料、灾情资料等，用典型相关分析、历史灾情反演等方法建立了反映热带气旋致灾因子(风、雨、风暴潮)综合影响强度和影响范围的评估模型与等级指标。研究结果将浙江热带气旋致灾因子综合影响强度分为5级，1级最强。根据评估模型与指标对311个热带气旋进行了等级评价，并分析了各等级影响强度出现频率的空间分布特征。研究表明，1～5级影响热带气旋都有可能给浙江省带来损失，特重灾情一般由1级影响热带气旋造成，2级影响热带气旋带来的灾情也很严重，年均1.1个热带气旋的综合强度在3级以上，有可能带来较严重灾情；全省各地受热带气旋影响的强度自东而西递减，其中1级(特强)影响区域主要在东部沿海地区。     

珠江口海域热带气旋气候特征及最大风速计算

根据1949～2011年热带气旋路径资料,统计分析了影响珠江口海域的热带气旋气候特征,包括热带气旋频数、强度及路径趋向等特征,结果显示,在近63a间共有75个热带气旋样本影响珠江口海域,有3个年份出现多达4个热带气旋影响该海域;出现12级以上强风的台风样本约占总数的3成;热带气旋的移动方向以西北和偏西方向为主,约占总数的7成.分别采用x2检验和Колмогоров法对热带气旋样本频数及最大风速序列分别进行拟合适度检验,结果表明,影响珠江口海域的热带气旋最大风速服从Poisson-Gumbul复合极值分布,计算影响珠江口海域的热带气旋中心附近的概率风速,得到的50a一遇10min平均风速为51.1m.s-1,100a一遇10min平均风速为56.8m/s.     

影响普宁市热带气旋的气候特征

统计分析普宁市1959~2008年的热带气旋相关资料得出:1)近50年普宁市受热带气旋影响的频率为3.18个/年,严重影响频率为1.98个/年,是热带气象灾害出现的高频区;2)热带气旋给普宁市带来的灾害以强降水为主,大风天气相对较弱势;3)近50年来影响普宁市的热带气旋呈减少的趋势;4)影响普宁的热带气旋中最多是在汕头以东区域登陆,占总数的48.4%。而严重影响普宁的热带气旋主要是在汕头-海丰登陆;造成6级以上大风或暴雨以上降水的,占该区域登陆并影响普宁的热带气旋的76.9%。     

热带气旋进入广西沿海影响区后强度增强的气候特征分析

对1960～1998年进入广西沿海影响区的100个中心附近最大风力≥8级的热带气旋个例变化进行分析,发现强度增强的占总数17%,其中强度突然加强的点总数7%.本文着重分析了上述热带气旋进入广西沿海影响区后强度增强的大气环流变化,归纳起来可分为四种天气气候类型副热带高压型、辐合带型、季风低槽型和锋面切变型.本文的分析结果,可供广西近海热带气旋强度变化的预报工作中参考.     

中国近海大风的天气学分型

利用2010—2014年地面观测站（包括288个海岛站、380个沿海气象站、28个浮标站、37个船舶站、53个气象观测塔、13个海上平台站、9个沿海风廓线仪等）和高空气象观测站资料,采用天气学分型和统计分析方法,对2010—2014年285次中国近海6级及以上大风天气个例进行了分析,将近海的大风天气过程归纳为冷空气型、温带气旋型和热带气旋型3种类型。其中冷空气型又分为小槽东移型、小槽发展型和横槽转竖型;温带气旋型又分为东海气旋型、黄渤海气旋型和蒙古气旋型。这些分型可为海上大风预报预警提供天气学背景参考依据。     

影响山东的热带气旋年际和年代际变化

利用1949-2006年热带气旋年鉴资料对58年来影响山东的热带气旋频数和强度,以及热带气旋引起的暴雨和大风进行了气候统计学分析.分析表明:7月下旬至8月下旬是热带气旋影响山东的主要时段.影响山东的热带气旋具有明显的年代际变化,并存在显著的2.4年和5年左右的周期变化,但影响山东的热带气旋强度呈明显减弱趋势,年代际变化不明显;8月份影响山东的热带气旋最多,极易发生洪涝和强风灾害,所造成的暴雨和大风的次数与热带气旋频数的变化较为一致.通过分析影响山东热带气旋活动与太平洋海温和西太平洋副高的关系,指出,北太平洋海温关键区以及西太平洋副高的气候变化对热带气旋活动有着很重要的作用.     

热带气旋进入广西沿海影响区后强度增强的气候特征分析

对1960～1998年进入广西沿海影响区的100个中心附近最大风力≥8级的热带气旋个例变化进行分析，发现强度增强的占总数17％，其中强度突然加强的点总数7％。本文着重分析了上述热带气旋进入广西沿海影响区后强度增强的大气环流变化，归纳起来可分为四种天气气候类型：副热带高压型、辐合带型、季风低槽型和锋面切变型。本文的分析结果，可供广西近海热带气旋强度变化的预报工作中参考。     

我国热带气旋登陆时间日变化特征分析

利用1949～1999年<热带气旋年鉴>所给出的有关资料,分析了热带气旋登陆我国时间的变化特征.结果显示登陆时间具有某些日变化特征.就全国而言,登陆时间在夜晚和上午时段的出现频率较大,凌晨04～07时和下午13～18时出现频率较小.这一出现频率的日变化分布特征在广东表现得最为明显,登陆我国其它地区的时间日变化不明显.分析表明,较弱的热带气旋、登陆过程中强度减弱的热带气旋的登陆时间具有显著的日变化特征.