基于TRMM的热带气旋降水三维结构特征分析

利用TRMM卫星PR、TMI、VIRS资料研究了0608号"桑美"台风降水的三维分布特征。结果表明,"桑美"台风降水有很大的不均匀性,强降水主要分布在眼壁附近。大范围的降水区内包含几条明显的强雨带,其中存在很多独立的对流性降水区。降水主要集中在距台风中心50 km以内,而这部分的面积只占台风总降水面积的很小一部分。距离台风25～30 km处平均降水量最大,然后降水量随距离的增加迅速减小,由于台风降水中含有强降水带,所以随着与台风中心距离的增大,平均降水量会出现波动。"桑美"台风降水中大部分为层性降水(占总降水面积的84.3%),对流性降水仅占总降水面积的15.7%,但它对总降水量的贡献却很大(达到50.4%)。对流性降水的平均降水量为层性降水的5.5倍,明显大于热带海洋地区的平均值。     

超强台风“桑美”及“韦帕”风暴潮预报分析

基干河口海岸水动力模型MIKE2l,以及全球潮汐预报模型,建立浙江省沿海天文潮与风暴潮耦合预报模式.针对登陆浙江省的两次超强台风"桑美"和"韦帕",以预报的天文潮潮波和台风参数为依据,进行浙江沿海风暴潮位预报,在路径基本准确的情况下,风暴高潮位预报值与实测值相差17cm,后报精度为12cm,为沿海防汛提供了可靠的依据.     

海洋飞沫参数化方案在台风数值模拟中的应用

海洋飞沫作为海气相互作用的重要因子, 在台风的发生、发展过程中扮演着重要角色.将Fairall和Andreas海洋飞沫参数化方案加入到WRF模式中对两个台风--"珊珊"、"桑美"进行了模拟, 以研究不同海洋飞沫参数化在WRF模式中对台风模拟效果的影响.结果表明, 加入Fairall方案后潜热通量、感热通量得到很大程度的加强, 使得台风的热力结构得以改变, 暖心结构十分明显, 从而影响了动力场结构.相对涡差解释了台风移动路径变化的原因, 热成散度、涡度以及水汽通量的改变影响了台风的强度.Andreas方案由于界面通量算法在考虑海表面动量粗糙度、热力粗糙度及水汽粗糙度随风速、相对湿度变化的情况下, 得到的潜热通量、感热通量较Fairall方案为弱, 因而台风的强度不强.飞沫参数化方案对模拟台风路径的影响较小.     

云尺度雷达资料的混合同化对台风“桑美”的数值模拟研究

本文采用基于WRFDA的集合-变分混合同化系统（En3DVAR）在云尺度分辨率下同化了雷达观测资料考察其对登陆台风"桑美"的影响。高时空分辨率的雷达径向风资料在台风登陆前的3 h同化窗内以每30 min的频率同化进WRF模式（Weather Research and Forecasting）。研究结果表明:En3DVAR试验在3 h同化窗内的均方根误差相比3DVAR试验改进显著，这可能得益于混合同化系统中提供的"流依赖"的集合协方差信息。系统性的诊断分析表明En3DVAR试验在台风内核区产生了较为明显正温度增量，对台风内核区的热力和动力结构均有较好调整，而3DVAR则在台风内核区产生了负温度增量；相比3DAVR试验，En3DVAR在采用了"流依赖"的集合协方差信息后还可以对背景场上的台风的位置进行系统性的偏差订正。总体而言，En3DVAR试验预报的台风路径和强度相比3DVAR改进显著，其正效果主要来源于混合背景误差协方差中的"流依赖"集合协方差信息。     

"苏拉"和"达维"双台风过程中台风浪和海温的数值模拟

本文基于FVCOM-SWAVE耦合模型,以双台风"苏拉"和"达维"的台风过程为例,研究了台风过程中海浪和海温的变化,通过与高度计和Argo资料的对比,发现耦合模型能较准确的模拟出有效波高和海表面温度。由于双台风风场相互作用,风场结构和最大风速位置发生改变,影响着有效波高的分布,台风"苏拉"产生的最大有效波高位于台风后侧。海表面温度的降低与风场、浪场分布密切相关,强风强浪处的降温现象更明显,"苏拉"产生的降温区域位于路径附近,"达维"产生的降温区域位于路径右侧。台风对海表面温度的降低与初始的混合层厚度、温跃层强度存在相关性,具体表现为初始的混合层越薄、温跃层强度越大,降温越明显。     

浙江沿海超强台风风暴潮灾害的影响及其对策

对浙江省历史台风基本资料进行分析后发现,近年来台风严重影响浙江的趋势和登陆浙江的台风个数均有明显的增强和增加.浙江省沿海各测站的历史最高潮位均由台风暴潮引起,其中"9417"号、"9711"号两次台风与天文大潮遭遇引起的风暴潮次数占了绝大多数.受台风暴潮影响时,岸边观测到的潮位由天文潮和台风引起的增水两部分组成.采用潮波与风暴增水耦合的非线性效应模型研究了风暴潮.在验证"5612"号、"9417"号、"9711"号、"0414"号、"0509"号和"桑美"6场台风暴潮的基础上,模型以1949年以来我国大陆沿海最强的一次台风("5612"号台风)参数为基础,设计了台风在浙北(穿山)、浙中北(石浦)、浙中(椒江)、浙中南(坎门)和浙南(琵琶门)登陆的5条路径,以反映超强台风在浙江沿海不同地点登陆与天文高潮位"碰头"时可能造成的最高潮位,它可以基本代表超强台风登陆浙江沿海时的风暴潮位.根据两潮耦合模型计算得到的沿海高潮位与海塘塘顶高程进行比较,分析沿海海塘发生漫顶甚至溃堤的可能性.通过对海塘可能损毁机理的分析,根据不同登陆线路的超强台风在遭遇天文大潮高潮位时对浙江沿海可能造成的威胁程度进行淹没风险分析.在上述计算分析的基础上,结合浙江沿海的实际情况,提出相应的防御超强台风风暴潮的工程和非工程措施.     

多普勒雷达资料同化在台风“桑美”预报中的应用研究

本文以2006年超强台风"桑美"为个例,考察了同化雷达径向风观测资料对台风初始场和预报场的改进作用。首先对沿海新一代多普勒天气雷达的径向风观测资料进行了去噪音、退模糊等一系列的质量控制,进一步利用美国国家大气研究中心开发的中尺度数值模式WRFV3.5及其三维变分同化系统WRF-3DVAR,每30min循环同化雷达径向风观测资料。结果表明:同化多普勒雷达径向风观测资料后,对台风在模式中的初始位置进行了很好的修正,同时对台风区的动力和热力结构均有较好的调整。两组同化试验对于台风的路径、强度、降水等预报要优于控制试验,并且对背景误差协方差尺度化因子优化调整可以更有效地吸收雷达观测资料并提供更多的中小尺度信息。     

温州港台风暴潮高潮最大增水分析和预报

本文统计分析了温州港台风暴潮的情况，着重分析预报登陆型台风在登陆前和登陆后高潮时温州港的增水，并分析了海上转向型台风在高潮时的最大增水。通过统计相关建立起相应的预报公式，为温州港台风暴潮预报提供一定依据。     

0808号台风"凤凰"登陆过程的三维变分同化试验

主要对0808号台风"凤凰"的登陆过程进行模拟试验.首先,利用GPS掩星资料反演的大气气压、温度和水汽资料以及云导风资料,对台风"凤凰"进行了三维变分同化及数值模拟试验.结果表明:同化不同资料,得到的台风初始场各不相同,对台风预报的影响也各不相同.同时同化GPS资料和云导风资料,对台风初始场的调整最大,对模拟台风登陆前...     

“米娜”（1918）台风浪特征及其与“利奇马”（1909）的差异

利用浙江省自动气象站、舟山和温州浮标资料以及欧洲中期天气预报中心数值模式输出产品,分析了1918号台风"米娜"影响期间浙江沿海风和海浪时空变化特征,并与同样严重影响浙江的1909号台风"利奇马"进行对比。结果表明:两个台风表现出不同的波高与波周期联合概率分布特征,在浙江北部和南部沿海海浪波型也不同,波型的不同不仅与天文大潮相关,还与风速大小有关。在台风主要影响时段,有效波高和风速在空间分布上存在较好的对应关系,但最大有效波高不一定位于台风中心区域内。     

The effect of wave-induced radiation stress on storm surge during Typhoon Saomai (2006)

The effects of wave-induced radiation stress on storm surge were simulated during Typhoon Saomai using a wave-current coupled model based on ROMS (Regional Ocean Modeling System) ocean model and SWAN (Simulating Waves Nearshore) wave model.The results show that radiation stress can cause both set-up and set-down in the storm surge.Wave-induced set-up near the coast can be explained by decreasing significant wave heights as the waves propagate shoreward in an approximately uniform direction;wave-induced set-down far from the coast can be explained by the waves propagating in an approximately uniform direction with increasing significant wave heights.The shoreward radiation stress is the essential reason for the wave-induced set-up along the coast.The occurrence of set-down can be also explained by the divergence of the radiation stress.The maximum wave-induced set-up occurs on the right side of the Typhoon path,whereas the maximum wave induced set-down occurs on the left side.     

广东省风暴潮时空分布特征及重点城市风暴潮风险研究

收集、整理、分析1949年以来广东省10个典型验潮站的近500站次台风风暴潮过程,开展了广东省台风风暴潮和超警戒风暴潮时空分布特征研究。结果表明:广东省台风风暴潮主要发生时间为7—9月,其中7月最多、9月次之,雷州半岛东岸无论发生次数还是强度都明显偏多、偏强,其次为阳江;风暴潮灾害则主要发生在7—10月,以7月最多;风暴潮灾害频发区依次为珠江口、雷州半岛东岸、阳江和汕头,风暴潮灾害严重区依次为汕头、阳江和雷州半岛东岸,阳江和雷州半岛东岸为风暴潮灾害频发区和严重区。选取受台风风暴潮影响频繁和严重的典型区域阳江市。利用业务化的台风风暴潮模式开展了不同等级台风影响下阳江市的最大风暴潮风险研究,中心最低气压为970hPa的台风在最有利路径下产生的风暴潮为185cm,约20a一遇,940hPa的台风产生的风暴潮为310cm,约为500a一遇。     

江苏近海风暴潮增水数值模拟研究

为研究江苏近海海域风暴潮的特性以及为该海域风暴潮增水变化机理及后报做铺垫,本文基于FVCOM(Finite Volume Coast and Ocean Model)海洋模式和Jelesnianski圆形台风风场模型,建立了江苏近海风暴潮数值模型,并对江苏近海的天文潮以及1109号台风和1210号台风引起的风暴潮进行模拟。结合验潮站水位观测,研究了连云港站和吕泗站的天文潮和风暴潮增水过程。我们将风暴潮与天文潮非线性作用下的风暴潮增水和纯风暴潮增水过程进行对比,讨论了天文潮与1109号和1210号台风风暴潮之间的非线性作用引起的增水特征。结果均表明,在天文潮高潮时,天文潮和风暴潮之间的非线性作用可以抑制增水,在天文潮低潮时,天文潮和风暴潮之间的非线性作用有利于增水。除了气象因子以及天文潮和风暴潮之间的非线性作用外,该海区的地理环境也对台风风暴潮增水产生影响。因此对江苏近海的海岸线变化和浅滩地形变化进行敏感性试验,结果表明,本文所设计的海岸线变化对该海域的风暴潮增水影响较小,江苏沿海岸线的向外推移使得江苏海域风暴潮的增水略微上涨,而本文所设计的地形的变化对风暴潮增水影响较大。     

天津沿海风暴潮灾害概述及统计分析

经分析研究，表明天津沿海是世界上风暴潮最频发区和最严重的区域之一，风暴潮灾一年四季均有发生，除夏季有台风风暴潮灾害发生外，春、秋、冬季均有灾害性温带风暴潮发生。本文分析了天津沿海风暴潮的统计特征，概要介绍了几次严重的潮灾案例，并计算了不同重现期风暴潮和高潮位，所做工作对改善天津沿海的风暴潮预报和防潮减灾工作有所裨益。     

湛江港风暴增水特征分析

本文在统计1950－1997年影响湛江港的热带气旋的基础上，利用1953－1982年30年间湛江港发生的风暴增水的资料，对湛江港风暴增水的总体特征进行了分析，总结出湛江港风暴增水的特征在于季节分布的不均匀、大的正增水和高实测水位出现频繁、造成的风暴潮灾比较严重；通过两类典型风暴潮的详细分析，结果表明：湛江港的风暴增水与影响湛江的热带气旋密切相关，大的风暴增水主要由台风引起，湛江港的地理位置也是影响风暴增水的重要因子。     

渤海风暴潮概况及温带风暴潮数值模拟

分析研究表明,天津沿海是世界上风暴潮最频发区和最严重的区域之一,风暴潮灾一年四季均有发生,除夏季有台风风暴潮灾害发生外,春、秋、冬季均有灾害性温带风暴潮发生.采用球坐标系下的二维风暴潮模式,对1969年4月23日引起渤海最大温带风暴增水过程进行了数值模拟.对风场和增水过程的计算结果验证表明,该模式可用于温带风暴潮的工程计算,并且只要依据文中方法计算出预报气压场和风场,该模式也具有预报能力.     

影响连云港的几次显著温带风暴潮过程分析和及其数值模拟

本文建立一个温带风暴潮模式，包括海上边界层风场模式和风暴潮数值模式。利用建立的温带风暴潮模式，模拟了影响连云港的几次显著温带风暴潮过程，结果表明，本模式所采用的海上边界层风场模式和风暴潮数值模式是匹配的，能够满足海洋工程中的风暴潮数值计算的需要，甚至可以成为日常温带风暴潮数值预报的有用手段。     

上海强风暴潮预警报系统设计总体框架

随着信息化程度的提高,可以利用计算机技术建立强风暴潮预警报系统。上海强风暴潮预警报系统包括三个层面:a)强风暴潮延时与实时资料数据库;b)强风暴潮数值预报和专家系统工作站;c)强风暴潮预警报服务网络系统。在风暴潮预报上可以通过数值计算结果,最后能够直接、自动、快速地将预报结果发布到各个相关单位和媒体,同时也能作为预报员在预报风暴潮时的辅助决策系统。     

海口市风暴潮分布特征与影响因子探析

基于1980—2017年实测潮位等资料,运用统计分析和数值模拟方法研究了海口市风暴潮分布特征与影响因子。结果表明：海口市受风暴潮影响较频繁,年均2.79次,通常发生在7—10月,且风暴潮引发的潮灾概率较大;风暴增水平面分布表现为：东寨港风暴增水强度位居第一,其次是秀英港,第三是海甸岛,南港增水相对较弱。影响因子体现为：地形的权重通常比热带气旋移动路径更大;热带气旋移动速度对海口市风暴增水有明显影响,移动速度为14~19 km/h时,风暴增水往往达到最大。     

渤海典型温带风暴潮数值模拟及改进实验

分析了2010年渤海两次典型温带风暴潮过程及规律,发现沿岸的最大增水基本由北沿渤海西岸向南传播且各站出现最大增水时间有较稳定的滞后,利用一套基于非结构网格的高分辨率风暴潮模式(ADCirc)和NMEFC温带风暴潮模式(CES)分别对“20101212”强温带风暴潮过程进行数值模拟,对比分析其结果的优劣后提出基于测站风场...