基于最大熵原理的台风统计预报

台风以最无序的方式在沿海各地登陆，意味着台风熵达到了极大值。在给定的约束条件下，当台风熵取极大值时，台风强度是一种指数分布。根据最大熵原理和1949年以来中国登陆台风的实测资料，揭示了台风强度的分布形式，提出了台风复发期的概念，这对登陆台风的统计预报有所裨益。     

台风波浪场的分析

本文应用西北太平洋50个台风的波浪资料进行了统计分析,获得了台风主要参数与台风波高之间的关系:(1)台风波高随风速的增大而增高;(2)台风移动方向右半圆的波高大于左半圆;(3)台风波高随离开台风中心距离的减少而增大。     

台风转向的动力学诊断分析

定量分析了作用在台风上的各种力对台风转向所起作用的程度，指出了判定台风转向的动力学和天气学条件，证明了台风强度移速和气压场变化是台风转向的原因。     

再论台风波浪的波型及其与海岩工程设计波浪要素的关系

本文以实测台风波浪资料对台风影响过程中固定点波浪能量集中度的变化和有效波陡的变化进行分析，得出华南近岸浅水区台风波浪的波型与台风中心位置的统计关系，并进一步阐明了台风过程中固定点出现较大台风波浪的波型是风浪以及用于海岸工程设计的台风波浪亦为风浪的结论，文中讨论了台风波浪波型对海岸工程建设中的设计波高，周期等要素取值的影响。     

再论台风波浪的波型及其与海岸工程设计波浪要素的关系

本文以实测台风波浪资料对台风影响过程中固定点波浪能量集中度的变化和有效波陡的变化进行分析，得出华南近岸浅水区台风波浪的波型与台风中心位置的统计关系，并进一步阐明了台风过程中固定点出现较大台风波浪的波型是风浪以及用于海岸工程设计的台风波浪亦为风浪的结论。文中还讨论了台风波浪波型对海岸工程建设中的设计波高、周期等要素取值的影响。     

1983年夏季西北太平洋上台风活动期的热带环流特征

台风发生数存在着年际变化.章基嘉和Chan研究了台风发生数与大气环流之间的联系,这是台风发生数长期预报的物理基础.台风发生数除年际变化外还存在着季节内的变化.台风主要发生在夏季,随大气环流的季节变化,西北太平洋进入台风季节.但台风季节内某一段时期有台风的连续发生和活动,我们称这一段时期为台风活动期;另一段时期无台风发生和活动,我们称它为无台风活动期.因为台风的发生是受环流制约的,故台风活动期与无台风活动期之间应有不同的环流.这种影响季节内台风活动的环流特征至今还不十分清楚.本文研究1983年夏季台风活动期的环流特征,为进一步研究并探讨台风中期预报提供一定的物理基础.     

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。     

基于散射计风场数据的台风强度诊断方法——以海洋二号卫星数据为例

本文提出了一种基于散射计风场数据的台风定强方法。该方法定义了台风所在海区的一个圆形区域上的风速平均值来对台风进行定强，并使用海洋二号卫星散射计历史数据对该方法进行了验证。验证结果表明，该台风定强方法可以克服散射计反演台风风速过低的问题。与台风强度监测的历史记录比较的结果显示，在台风强度低于"强台风"这一强度等级时，该方法能够有效估算台风强度。     

台风海面风场动力诊断模式的建立与模拟计算

本文总结和归纳了已有的台风海面风场模式，按照风场模式物理背景的不同进行了分类．在此基础上，本文选择并建立了一种新的台风海面风场动力诊断模式．首先，利用台风影响范围内某条具有代表性的闭合等压线的拟合方程表示出台风海面气压场，并利用改进的气压场模式和修正的梯度风方程求得台风系统风场，同时还利用宫崎正卫的热带气旋合成风假设建立移行台风风场．然后将两者作权重订正后进行迭加，即得到台风模型风场．该模式考虑了包括台风气压场的非对称性、边界层摩擦效用、气压梯度的切向变化及台风中心移动的影响等多种因素．经过对0519号“龙王”台风的模拟，结果表明本文所建立的台风风场模式可以比较准确的模拟出非圆对称的台风海面气压场和海面风场，较为真实地反映实际台风风场的特征．     

利用卫星云图预报8605号台风路径

本文以8605号台风为例,以卫星云图为主要依据,同时配合有关的天气图,分析了在台风西移时、高空槽东移与台风云系横向转竖时以及台风向东北方向移动时的卫星云图特征,从中得出了几点结论:(1)台风自身云系与其环境流场云系的最大亮度中心的连线是未来台风移动的主要方向;(2)台风及其环境流场云系由横向转竖时,台风往往发生转向;(3) 台风向东北方向移动时,其移动特征为台风的密敝云区与西来的冷锋云带相结合,形成一条NE-SW向的云带,台风沿此云带运行。     

极端水文条件下黄茅海流场计算分析

根据黄茅海实测资料对海岸工程水动力学数学模型进行了充分验证,并采用验证后的模型对台风、大潮同时作用的"二碰头"以及台风、大潮、洪水同时作用的"三碰头"两种极端水文条件下的黄茅海流场进行计算。结果表明两种极端情况发生时,各流速特征值在崖门口处明显增加,口外"二碰头"落潮时减小,涨潮时增加,"三碰头"各流速特征值也基本都呈增加趋势,增幅相比"二碰头"较大。     

影响湛江的台风风场数值模拟

本文利用对称型台风风场模型和基于特征线的非对称型台风风场，同时采用背景风场与台风模型风场的合成的方法，研究了影响湛江的台风气压场和风场的数值模拟。研究结果表明：(1)当台风气压场的不对称特征明显时，采用非对称型台风风场模型模拟的结果明显优于对称型台风风场模型的结果；(2)利用背景风场与台风模型风场的合成要比单独使用台风模型风场更好。     

泰利台风对台湾东北黑潮入侵东海陆架影响的研究

本文利用卫星高度计数据和分析数据,并结合同时期现场深水潜标的流速观测数据,研究了超强台风泰利过境前后台湾东北附近海域流场、位势密度场、位势涡度场以及黑潮入侵东海陆架强度的变化。分析结果表明,泰利台风通过改变台湾东北陆坡附近海域的流场、位势密度场,显著地削弱(增强)了西段(东段)陆坡附近的位势涡度梯度,从而使得西段(东段)陆坡黑潮入侵东海陆架的强度显著增强(减弱)。此外,本文还区分了台湾东北西部陆坡附近表层的跨陆坡“上凸型”位势涡度分布与次表层的跨陆坡“下凹型”位势涡度分布,并认为次表层的跨陆坡“下凹型”位势涡度分布也应作为台湾东北西部陆坡附近“位势涡度障碍”的重要组成部分。本文的研究结果揭示了大气中的台风过程对台湾东北黑潮入侵东海陆架产生显著影响的关键过程及机制,相关结论可为台湾东北黑潮入侵东海陆架变化规律的研究提供有价值的参考。     

大气-海浪耦合模式及其在理想台风模拟中的应用研究

采用传统的理论模型或者经验公式构建台风动力场驱动海浪模式,无法反映台风影响下海气动力过程,难以为海浪模式提供高精度的台风风场、气压场数据。为解决这一问题,基于中尺度大气模式WRF和第三代海浪模式SWAN,构建大气-海浪实时双向耦合模式,并将其应用于理想台风的模拟之中。建立的WRF-SWAN耦合模式能够成功模拟理想台风影响下的台风浪分布特征,揭示了台风风场和台风浪在空间上的“右偏性”不对称分布特征,该模型可推广用于实际台风浪的模拟分析。     

波流耦合作用下渤海及北黄海风暴潮增水及海浪过程的数值模拟

本文基于三维波流耦合FVCOM-SWAVE数值模式,采用Jelesnianski参数化风场与再分析数据集ECMWF风场数据叠加而成的合成风场作为外力驱动力,模拟了1818号"温比亚"台风引起北黄海及渤海海域风暴潮增减水及波浪的生长与消减过程,进而分析该海域在"温比亚"台风作用下波浪对流速垂向分布的影响。研究结果表明:合成风场得到的风速最大值及出现时刻与实测数据符合较好,合成风场较为合理,能够为模拟波流耦合机制下海域水动力变化提供准确的风场条件;几个测站的风暴潮增水模拟结果与实测数据较为吻合,FVCOM-SWAVE耦合系统合理地再现了"温比亚"台风在黄渤海引发的风暴潮增水以及台风浪过程。此外,计算结果显示"温比亚"期间黄渤海海域最大有效波高分布于台风中心外围,且位于台风前进方向上,波浪最大有效波高值与台风强度有关;在台风过境期间,波流相互作用对近岸海域流速的垂向分布具有一定影响,考虑波流相互作用可有效提高台风风暴潮数值模拟精度。研究结果对台风灾害预报、防灾减灾及港口建筑选址具有一定的参考意义。     

南海北部海底沙波迁移规律及其在台风作用下的响应研究

本文在南海北部海底沙波已有研究的基础上，总结分析了研究区表层沉积物以及沙波的形态、分布、迁移特征；使用区域海洋模式（ROMS）模型模拟了研究区2010-2011年的底部流场数据；利用Rubin公式模拟计算了海底沙波的迁移规律，并与搜集所得资料进行对比分析；结合台风资料及底流数据，分析了台风对海底沙波运移的影响。研究结果显示:海底沙波运移方向的计算结果与搜集所得资料比较吻合，均为向东向南方向；不同站点的迁移距离在0~21.8 m之间，且为往复累积的结果。这表明:Rubin公式在ROMS模型模拟所得底流资料的支撑下，可以再现海底沙波的迁移过程。模拟计算的研究区内两个站位在"凡亚比"台风影响期间的迁移距离分别为2.0 m、2.9 m，分别占其年运移量的9.17%和26.36%，说明台风过境能对海底沙波的迁移产生重大的影响。     

太湖台风风暴流准三维数值模拟的应用

本文应用丁氏圆形台风模式，建立了太湖台风风暴流场的准三维数值模式，模型考虑了垂向涡粘系数沿水深变化和动量方程的修正，在对9711号（Winnie)台风影响下太湖各站水位验证的基础上，对太湖台风风暴流场进行了模拟计算。结果表明，该模式可对湖泊的台风风暴流进行复演和预测计算。从预测研究的角度看，基于台风模式的湖泊台风风暴流计算模式更有价值。     

热带气旋风场的计算

基于以前对热带气旋气压场和风场的研究,作者求出一种能适用于任意热带气旋风压结构且具有一定普遍意义的热带气旋风速分布一般式。同时修正了宫崎正卫关于台风合成风风场的假设,将本文求出的热带气旋风速变化规律作为静止热带气旋风速,以热带气旋移行速度V,按到热带气旋中心距离r指数衰减作为大尺度的本底风场,由矢量合成原理求出另一种移行热带气旋风速分布式。新的移行热带气旋风速分布式还考虑到环境气压等因素的影响,从所计算的个例看,计算风速与实际风速较为吻合。此外,在缺乏海上风压资料的情况下,能由任一条封闭等压线的气压和矢径计算热带气旋风场分布。     

基于WRF模式的一种台风人造涡旋构建方案

为了使台风路径的数值预报更加精确,本文对人造(Bogus)涡旋构建方案进行了改进,形成了一种新的Bogus方案.该方案直接采用台风外围的风圈观测信息,并成功地植入到WRF(weather research and forecasting)模式中.本文利用该方案,选取2011年9号台风"梅花"这一典型案例展开讨论,结果表明:1)新构造的台风切向风廓线更加真实地反映了台风风场的实际情况;2)新的Bogus方案对台风中心位置的预报,更有利于对台风路径的预报;3)台风内核风场强度,对其非对称结构起到关键的作用,直接影响对台风路径的预报.