用短期大风资料推算极值风速的一种方法

根据复合极值分布理论，试用二项—对数正态复合极值分布，利用海上短期实测大风资料求算海面多年一遇极值风速，并以此作为基础值，以沿岸站长年代大风经验公式计算风速为订正值，基础值与订正值的叠加作为海面多年一遇工程设计风速。该方法计算结果与皮尔逊Ⅲ型、泊松—龚贝尔复合极值分布计算结果相近，较单纯由二项—对数正态分布计算稳定度增大。     

应用泊松耿贝尔分布估算海上极端风速

采用泊松耿贝尔分布，基于中国气象局发布的《CMA-STI热带气旋最佳路径数据集》资料来估算海上极端风速，并以上川岛气象站多年实测资料通过概率评估来加以验证。结果表明，采用泊松耿贝尔分布可以得到较为保守的海上极值风速取值。对于海上的小面积区域的重现期风速估算，采用50 km半径区域进行评估，可以得到较为合理的估算结果，当评估区域较大时，则需考虑适当扩大评估半径。     

最大风速变化特征及再现期极值估算

利用枣庄市1971~2008年各月10 min最大风速资料,对枣庄最大风速统计分析。发现38年中枣庄春季、夏季、秋季、冬季和全年的最大风速都呈下降趋势,年最大风速以每10年1.47 m/s的幅度下降,冬季下降最快,达到每10年降低1.67 m/s,夏季、秋季降低幅度很接近,都小于年平均最大风速降幅,春季最大风速下降最慢,且最大风速极值主要出现在春季。枣庄各月最大风速变化曲线呈递减的"两峰两谷"形。用柯尔莫哥洛夫方法对耿贝尔分布函数进行拟合优度的检验,其显著水平达到0.05,因此利用耿贝尔分布函数估算出枣庄未来若干年的最大风速极值,以满足生产建设规划与设计中对最大风速极值的要求。     

上海地区沿海（江）岸非汛期不同重现期最大风速估算

非汛期不同重现期最大风速是沿海(江)岸堤防设计标准、工程安全性和投资成本估算的一个重要参数。文中基于上海崇明、宝山、南汇、奉贤和金山5个沿海(江)岸气象站历史风速观测资料和横沙岛测风塔10 m高度逐日最大风速资料,采用极值I型分布估算了上海地区沿海(江)岸非汛期(1—5月和10—12月)各风向不同重现期最大风速。结果表明,上海地区沿海(江)岸非汛期的最大风速以W风最大,SW风最小。沿海(江)岸非汛期50 a一遇最大风速为23.3—28.3 m/s,小于上海地区基准风速(30.0 m/s)。各地非汛期不同风向50 a一遇最大风速的最大差值为3.4—8.1 m/s,同一重现期各地沿海(江)岸10 m高度最大风速极值也相差较大。崇明区域非汛期沿海(江)岸最大风速最大,其次是南汇区域,宝山区域最小。上海地区最大风速一般都出现在沿海地带,其分布与上海实际地理、地表状况相符。     

广西一定重现期气象极值的离散特征分析

本文通过对广西四个站点三十六年最大风速,极端最高气温和极端最低气温的耿贝尔分布的拟合和优度检验,以及各极值的抽样误差和耿贝尔分布各估计参数的相关关系的统计,对一定重现期下气象极值的离散特征进行初步分析。     

基于两种分布的勉县年最大日降水量重现期估算

2021年8月22日勉县遭遇极端降水事件,日降水量高达2379 mm,灾害十分严重。统计分析1959—2021年勉县历史逐年最大日降水量特点,采用皮尔逊Ⅲ型（简称P-Ⅲ型）曲线分布和耿贝尔极值分布方法推算重现期及降水量,并将两者进行比较,对2021年8月22日极端大暴雨进行重现期估算。结果表明：勉县年最大日降水年际变化明显,2008年以来变率增大且有更极端的趋势;基于P-Ⅲ型曲线分布和耿贝尔极值分布的1959—2020年最大日降水积累概率拟合效果均较好,但耿贝尔极值分布对年最大日降水量的拟合优于P-Ⅲ型分布;应用耿贝尔极值分布推算勉县极值降水,100 a一遇的日降水量为1547 mm,2021年8月22日降水量2379 mm的重现期为4 88133 a。增加2021年最大日降水量进入样本序列重新构建耿贝尔极值分布函数,推算日降水量2379 mm的重现期为70735 a,100 a一遇的估算降水量为1834 mm,重现期及降水量估算变化均较大,说明超极端降水和样本长度对重现期的推算影响较大。     

单体建筑气象抗风参数设计实例分析

利用防城港站1992-2010年的年平均风速及风向、最大风速及风向、极大风速及风向等以及台风、暴雨、大风等灾害性天气资料,分析该地区的风参数气候背景,最大风速及风向和极大风速及风向的分布特征;采用伯努利公式、极值I型概率分布拟合等方法.对50a一遇最大风速、50a一遇极大风速、基本风压和阵风风压等参数进行了计算和分析....     

龙卷风的风强分析与极值推断

本文采用1955－1997年影响盐城市的龙卷风资料,按富士达F等级定义龙卷风风强分类级别,对盐城市受袭击点的破坏程度进行风强分级,并分析各个时段龙卷风风强等级的频数。应用耿贝尔极值分布理论,对影响盐城市的龙卷风风速极值进行统计推断,获得1％风险度龙卷风风速极值,以及各种特定重视期间的极值。     

龙卷风的风强分析及极值推断

本文采用１９５５￣１９９７年影响盐城市的龙卷风资料,按富士达Ｆ等级定义龙卷风强分类级别,对盐城市受袭击点的破坏程度进行风强分级,并分析各个时段龙卷风风强等级的频数。应用耿贝尔极值分布理论,对影响盐城市的龙卷风风速极值进行统计推断,获得１％风险度龙卷风风速极值,以及各种特定重现期间的极值。     

长江下游百年一遇的极值风速分布

利用2000-2006年长江下游沿江8个风速、风向观测点与邻近气象站同步对比观测资料和1971—2006年长江下游40个气象站风资料, 依据具99%置信水平的数理重构方案和极值Ⅰ型计算方法, 详细给出长江下游百年一遇风速分布状况。结果表明:长江下游沿江地区百年一遇极值风速为25~38 m/s, 较一般方法上限高3 m/s, 下限低2 m/s; 长江南京—镇江段和南通—崇明段, 是长江下游沿江地区的两个大风区, 百年一遇极值风速不低于29 m/s, 其在入海口附近可达34 m/s以上; 在长江常州—江阴段, 江南、江北对称分布两个风速相对低值区, 百年一遇极值风速为23~24 m/s。该结果充分考虑气象站风速资料和局地风速状况, 是沿江相关工程气象应用的重要补充。     

基于风廓线雷达的广东登陆台风边界层高度特征研究

针对8个登陆广东省的热带气旋,利用经过数据质量控制的风廓线雷达连续、高时空分辨率的风场观测数据,对热带气旋边界层特征进行了分析。研究结果表明:热带气旋边界层中切向风速大值区垂直范围越大、风速越强、持续时间越久,则热带气旋强度越大、登陆后强度维持时间越久。眼区外入流层厚度越大,入流层气流越强,热带气旋登陆后强度维持时间则越久。风廓线雷达信噪比垂直梯度对大气湍流信息有一定的指示作用,对于入流层高度在2000 m以下的热带气旋,其入流层顶所在高度与信噪比梯度最大值所在高度相近,对于入流层较为深厚的热带气旋,用信噪比垂直梯度确定的边界层高度虽接近入流层顶高,但仍有一定差距。不同特点的热带气旋其边界层高度并不相同,对于登陆后强度迅速减弱的热带气旋边界层高度在500~1000 m;登陆后强度持续时间短的热带气旋,其边界层高度约1000~2000 m;登陆后强度持续时间长的热带气旋,其边界层高度在2000 m之上,最高可达5000~7000 m。这些结果加深了对登陆台风边界层高度演变特征的认识。     

影响中国的热带气旋极端事件年代际变化

利用1949—2009年影响中国的热带气旋风雨资料以及登陆信息,研究影响热带气旋极端事件的年代际变化特征。结果表明：热带气旋登陆极端偏早或偏晚事件在1970和2000年代发生较少。热带气旋登陆强度（中心附近最大风力和最低气压）极端事件在2000年代发生频数最高。热带气旋降水影响时间极端事件在1970年代频数最多,大风影响时间极端事件在1980年代频数最多。日降水量和过程降水量的极值站数在1960年代最多,日最大风速极值站数在1980年代最多。     

ENSO事件影响下登陆中国热带气旋年际变化特征的分位数回归分析

热带气旋每年对我国东南沿海地区造成很大的经济损失和人员伤亡。为了解登陆中国热带气旋的强度、位置和生成频率等特征,基于1949—2018年西北太平洋热带气旋数据,采用分位数回归的方法分析了登陆中国热带气旋活动年际变化特征规律。结果发现:登陆中国热带气旋活动年际变化特征受ENSO事件的影响,El Ni?o年、La Ni?a年和正常年登陆中国热带气旋的最大风速、最长生命期和生成位置的年际变化规律存在较大差异,且这种差异程度和热带气旋强度有关;此外,在不同的分位数下登陆中国热带气旋活动特征的年际变化趋势系数并不相同。研究结果可以为我国的东南沿海热带气旋数据分析和趋势预测提供有效的参考。      

A Potential Risk Index Dataset for Landfalling Tropical Cyclones over the Chinese Mainland (PRITC dataset V1.0)

A dataset entitled "A potential risk index dataset for landfalling tropical cyclones over the Chinese mainland" (PRITC dataset V1.0) is described in this paper, as are some basic statistical analyses. Estimating the severity of the impacts of tropical cyclones (TCs) that make landfall on the Chinese mainland based on observations from 1401 meteorological stations was proposed in a previous study, including an index combining TC-induced precipitation and wind (IPWT) and further information, such as the corresponding category level (CAT_IPWT), an index of TC-induced wind (IWT), and an index of TC-induced precipitation (IPT). The current version of the dataset includes TCs that made landfall from 1949–2018; the dataset will be extended each year. Long-term trend analyses demonstrate that the severity of the TC impacts on the Chinese mainland have increased, as embodied by the annual mean IPWT values, and increases in TC-induced precipitation are the main contributor to this increase. TC Winnie (1997) and TC Bilis (2006) were the two TCs with the highest IPWT and IPT values, respectively. The PRITC V1.0 dataset was developed based on the China Meteorological Administration's tropical cyclone database and can serve as a bridge between TC hazards and their social and economic impacts.     

福建热带气旋风雨空间分布特征及风险评估

根据1961—2010年热带气旋资料,按登陆地段或移动路径将登陆影响福建的热带气旋分为11种路径,分析各种路径的致灾因子空间分布特征,结果表明:热带气旋雨灾最严重的区域位于北部和中部沿海,风灾最严重的是南部沿海;从路径来看,降水强度最强是登台入闽北路径,强风区域最大的是直接登陆闽南路径和登台入闽中部路径,风力最强的是登台入闽南路径。采用相关系数客观赋权法建立了致灾因子风险评估模型,分析不同热带气旋路径致灾因子风险等级,登台入闽中和登台入闽北路径风险最大,其次是直接登陆闽南和登陆珠江口及以东路径;高风险区域 (包括次高危险和高危险区) 集中在沿海地区、闽西和闽北的局部。     

A Western North Pacific Tropical Cyclone Intensity Prediction Scheme

A western North Pacific tropical cyclone (TC) intensity prediction scheme (WIPS) is developed based on TC samples from 1996 to 2002 using the stepwise regression technique, with the western North Pacific divided into three sub-regions: the region near the coast of East China (ECR), the South China Sea region (SCR), and the far oceanic region (FOR). Only the TCs with maximum sustained surface wind speed greater than 17.2 m s-1 are used in the scheme. Potential predictors include the climatology and persistence factors, synoptic environmental conditions, potential intensity of a TC and proximity of a TC to land. Variances explained by the selected predictors suggest that the potential intensity of a TC and the proximity of a TC to land are significant in almost all the forecast equations. Other important predictors include vertical wind shear in ECR, 500-hPa geopotential height anomaly at the TC center, zonal component of TC translation speed in SCR, intensity change of TC 12 or 24 h prior to initial time, and the longitude of TC center in FOR. Independent tests are carried out for TCs in 4 yr (2004-2007), with mean absolute errors of the maximum surface wind being 3.0, 5.0, 6.5, 7.3, 7.6, and 7.9 m s-1 for 12- to 72-h predictions at 12-h intervals, respectively. Positive skills are obtained at all leading time levels as compared to the climatology and persistence prediction scheme, and the large skill scores (near or over 20%) after 36 h imply that WIPS performs especially better at longer leading times. Furthermore, it is found that the amendment in TC track prediction and real-time model analysis can significantly improve the performance of WIPS in the SCR and ECR. Future improvements will focus on applying the scheme for weakening TCs and those near the coastal regions.     

西北太平洋热带气旋路径的历史模拟

基于IBTrACS提供的热带气旋最佳路径数据集,在统计分析历史热带气旋的发生年频次、发生位置、路径移动及强度变化等的基础上,建立了西北太平洋热带气旋轨迹合成模型。模型包括生成模型、移动模型、消亡模型及强度模型4个部分,并从地理轨迹密度、年登陆率、登陆风速分布三个方面,对模拟的气旋路径与历史气旋路径进行比较,以验证模型的准确性和可靠性。结果表明,构建的西北太平洋热带气旋全路径统计模拟模型稳健可靠,可进一步应用于研究区热带气旋的定量精细化的风险评估,能提高气旋风险灾害评估的可信度。     

福建热带气旋灾害精细化危险性评估

根据1981—2021年福建省热带气旋风雨资料,采用极差标准化、相关系数客观赋权法和自然断点法建立热带气旋致灾因子危险性评估模型,评估结果表明:选择降水7个因子和大风4个因子作为评估指标体系合理;雨高危险性区域位于沿海,南平和三明地区雨危险性较低;风较高危险性区域明显窄于雨较高危险性区域,危险性等级向内陆降低远快于降水,其中罗源湾至崇武沿海因受台湾岛地形屏障保护,危险性比沿海南北部小1个等级;风雨综合致灾危险性,沿海县市皆为较高危险性区域,其中中部沿海高危险性区域小,沿海南北部大,另外登陆粤东热带气旋沿海北上滞留在闽西上空的低压云团造成闽西北部存在较高危险性区域;在热带气旋登陆影响过程中,精细化致灾因子危险性评估更具有针对性,且与灾情相符,为气象灾害决策服务提供了更有价值的参考信息。     

我国沿海主要省份热带气旋风雨因子危险性分析Ⅱ:年代际变化特征

利用热带气旋最佳路径资料和气象台站观测资料,以及风雨因子危险性模型,分别计算我国沿海主要省份热带气旋风因子危险性、雨因子危险性及总危险性,并对其年代际变化特征进行分析。结果表明:沿海主要省份热带气旋致灾因子危险性随着年代逐渐增大,风因子危险性呈逐年代减弱,而降水因子危险性则逐年代增加;与1970年代相比,热带气旋在2000年代更易带来强降水,但极端风速出现的概率减小,热带气旋活动频数偏少,热带气旋的平均强度略偏强且持续时间偏长;与1970年代相比,2000年代的热带气旋气旋性环流更强烈,其附近低层西南风异常伴随有异常的来自西南向的水汽输送,并产生西南-东北走向的异常水汽辐合带,在异常强烈的垂直运动作用下,更多的水汽将带入高层,有利于降水产生。      

全球升温1.5℃与2.0℃情景下中国东南沿海致灾气旋的时空变化

将造成经济损失的热带气旋定义为致灾气旋。基于气象观测站的逐日气压、风速和降水量数据确定致灾气旋阈值,结合区域气候模式COSMO-CLM(CCLM)在1961—2100年的输出资料,预估致灾气旋发生频数及其风速与降水量,分析全球升温1.5 ℃与2.0 ℃情景下,中国东南沿海地区致灾气旋时空变化特征。结果表明:(1) 1986—2015年,东南沿海地区致灾气旋发生频数共计180个,整体呈上升趋势,平均风速和降水量分别为8.7 m/s和129.8 mm,对浙江东部及广东东部沿海影响最严重。(2)全球升温1.5 ℃,2020—2039年致灾气旋频数将由基准期(1986—2005年)的111个上升至138个,增加区域主要位于广东省西南地区及福建省南部地区;平均风速和降水量分别上升15%和17%,至8.4 m/s和109.9 mm,以福建省沿海地区增加最明显。(3)全球升温2.0 ℃,2040—2059年致灾气旋频数较1986—2005年增加33%,将达148个;风速上升32%,以浙江省东部、福建和广东省接壤的沿海地区及广东省南部增幅最大;降水量上升35%,以福建与广东省接壤的沿海地区及广东省西南地区增加明显。(4)相比升温1.5 ℃,全球气温额外升高0.5 ℃,东南沿海地区致灾气旋频数及其风速与降水量将分别上升9%、17%和18%。努力将温升控制在1.5 ℃,对降低致灾气旋频率和强度增加所导致的影响具有重要意义。