陆架海岸台风沉积记录及信息提取

长时间尺度风暴强度–频率关系与气候变化相关联，而器测记录和历史记载难以提供充分的信息，因此从沉积记录中提取风暴信息成为一个前沿科学问题。在应用上，这项研究可为海岸带城市群应对未来气候和海面变化提供决策依据。本文回顾了台风沉积记录研究进展，显示陆架泥质沉积、海滩及海岸沙丘、潮滩、潟湖、巨砾是台风事件记录的良好载体，可通过层序形态和物质特性分析而识别。同时，还需进一步完善分析方法，以区分台风、冬季风暴、河流洪水和海啸等不同类型的极端事件沉积。在台风强度信息提取方面，陆架泥质沉积所含贝壳–粗颗粒沉积物可作为海底再悬浮强度的指标，但需更多实测数据的率定；海滩及海岸沙丘顶部的台风沉积分布高程指示了台风激浪流的上冲高度，而台风巨砾的重量可以与近岸波浪的波高建立联系。以上数据经过换算后可以得出台风强度的信息，虽然这些间接的沉积学信息还不足以建立风暴强度–频率关系，但有助于台风强度大数据的建立。潮滩、潟湖沉积连续性好，可构成台风事件的时间序列，然而关于台风强度却是多解的，台风最大风力、持续时间、移动路径、登陆地点的不同组合可能产生同样的事件沉积。我们建议，应发展台风信息提取的新方法，来解决这个问题。进行现代过程模拟，根据已知的台风事件资料构建沉积物输运堆积模型，使之能够复演事件沉积的特征；进行多个地点事件沉积的反演模拟，在此情形下，即便每个站位的结果是多解的，但针对多个站位上求取其解的交集之后，多解性将下降，这种模拟方法可称之为“解空间收缩法”；采用大数据融合方式，将其他来源的台风强度数据纳入模拟体系，可进一步降低风暴信息提取的不确定性。动力过程模拟与大数据融合方法的建立，有助于获得与沉积记录同样时间尺度的台风强度–频率关系曲线，进而分析台风动态与气候变化的关系。     

基于台风“威马逊”的台风浪数值模拟研究

本文运用ECMWF提供的再分析数据风场,同时加以Jelesnianski-Ⅱ模型生成的风场为驱动风场,建立了一个基于第三代海浪模式SWAN的台风波浪数值模型。以2014年9号台风"威马逊"为例,借助实测的台风期间的波浪要素(波高、波向、周期)数据,与通过SWAN模型的模拟结果作比较,对比结果较好。在此基础上,分析了"威马逊"台风波浪要素的时空分布特征,得出台风移动方向的中心右侧为最大风速区,风速和有效波高均较大,波向基本与风向一致;在台风移动方向的中心左侧,为较小风速区,风速和有效波高比右侧小,并且波向和风向不一致。     

登陆北上台风突然转向的预报着眼点

以2018年两个登陆北上影响山东的台风"摩羯"和"温比亚"为例,讨论分析了深入内陆的台风在突然转向时刻的预报着眼点。结果表明:台风的移动路径很大程度上取决于副热带高压(大陆高压)的位置与强度,当高压偏强时,可由三力平衡原理确定台风未来的移动方向。同时,300～200 hPa高度层的风向可以提前18 h指示台风即将发生路径偏折。15日08时,台风"摩羯"转向角较大,主要原因是受高频引导气流影响,且沿着正高频涡度平流的方向移动。而"温比亚"进入渤海向东北方向移动,是受全风速与低频气流影响。这表明高频流对转向角度较大的台风起引导作用,而环境风场对转向角度不大的台风起作用。     

利用卫星云图资料制作热带气旋预报路径的一种算法

根据台风生成后在云场中移动的环境条件，引入一个环境作用于台风中心的热力梯度力方向，用该热力梯度力方向与当前台风的移动方向相结合，研究台风移动过程的变化规律，寻找一种简易可行的台风路径预报方法．经过多年实践，本文揭示出台风中心未来沿着当前移动方向与环境作用于台风中心的热力方向合成移动的基本规律：当前台风中心移向与前方晴空区中轴线相交时，台风沿着当前移向前进到与阻挡轴线相交点相距4个纬距的位置时便发生偏转，逐渐与阻挡轴线走向趋于一致；若当前台风中心距相交点的距离小于或等于4个纬距时，则从当前位置发生偏转．文中利用以上规律研制出台风移向变化方程和移动轨迹方程．     

8509号台风波浪场的分析

本文应用东亚地面天气图和西北太平洋海浪实况分析图及沿岸海洋站资料,对8509号台风波浪场进行了分析。并根据台风的强度、移速及外围灭气形势的配合,对台风波浪场进行订正。获得了台风波浪场的分布特征:一、台风移动方向的右半圆的波高大,左半圆小;二、台风波高与风速成正比,而与离开台风中心的距离成反比。另外,应用较简便的方法计算了台风波高,计算波高与实测波高比较,两者较吻合。     

卫星遥感资料在台风数值预报中的应用

本文将卫星遥感资料应用在台风数值预报中，并用变分调整方法对客观分析场进行变分调整，最终形成台风数值预报模式的初始场。台风数值预报式采用σ坐标系中通量形式原始方程组，垂直方向分为三层，水平方向采用三重嵌套网格方案，细网格随台风中心位置的变化而移动。     

蒙特-卡洛方法在海洋工程设计中的应用

近年来,我们在有关海洋工程的问题中,应用蒙特-卡洛方法取得了一定的成果.这表明,在海浪统计分布的参数估计、台风波浪长期极值分布的概率模式检验和海上平台失效概率估计等方面,蒙特-卡洛方法都可以得到广泛的应用.     

台风大风预报研究回顾

大风是台风引发的三大灾害之一,考虑到现有的台风大风研究相对较少、预报经验也比较不足,因此对其预报方法进行回顾总结具有十分重要的意义.从经验预报、统计预报、数值模式预报及数值预报产品释用等4个方向梳理了台风大风预报技术的研究与应用现状:天气图、卫星云图和雷达图是经验预报中非常重要的工具;统计预报根据方法的不同可细分为回归...     

1509号台风灿鸿期间“朱家尖-嵊山”高频地波雷达数据分析

2007年在朱家尖和嵊山布设了小型阵变频高频地波雷达,对共同覆盖范围内的舟山海域进行风、浪、流的业务化探测。2015年7月11日,1509号台风灿鸿在朱家尖沿海登陆,之后继续向北偏东方向移动,台风中心经过高频地波雷达探测海域。本文将台风期间高频地波雷达的探测数据分别与定点浮标观测数据和ASCAT卫星遥感大面积风场数据进行了对比分析。结果表明,高频地波雷达在台风期间较好地反映了舟山海域流场特征和风场分布情况,高频地波雷达的探测数据精度满足指标要求,验证了高频地波雷达在复杂海况条件下具有合格的探测性能。     

环境温度场的异常变化与台风的趋暖运动

根据美国国家环境预测中心(NCEP)的温度资料,以近年来在我国华东登陆或近海转向的台风为例,对台风中心附近的异常增温与未来移动方向进行诊断分析。结果发现:中、高层台风中心附近的异常增温对台风未来的移动趋势有着很好的指示作用,尤其是对台风的移动方向突然改变具有预报意义,强增温区及脊(轴)线方向预示着台风未来的移动方向。由此得出了一条台风路径预报的新途径。     

可能最大风暴潮风险评估中各等级热带气旋设定方法

可能最大热带气旋的设定是可能最大风暴潮计算的基础,对风暴潮灾害应急疏散具有重要意义。利用1949~2011年中国气象局(CMA)西北太平洋热带气旋最佳路径数据集、美国联合台风预警中心(JTWC)以及美国国家海洋和大气管理局(NOAA)最大风速半径数据集,基于各等级热带气旋参数之间的定量关系,建立了各等级可能最大热带气旋最大风速、中心气压、最大风速半径、移动速度、移动方向等参数设定及路径合成的方法。以福建省连江县为例,按照台风、强台风及超强台风强度等级,分强度衰减和不衰减2种情况,设定3种移动方向,合成了共216场热带气旋作为可能最大风暴潮的计算输入。另外,对参数敏感性、风场参数设定、参数设定与计算量的关系、叠加天文潮以及溃堤等问题进行了讨论。     

热带气旋的云系结构对其移动影响的数值试验

应用上海台风研究所发展的东海热带气旋模式，根据热带云团的特点，设计了积云模型并叠加到台风中去，研究台风云系结构对其路径的影响。理想试验表明，只考虑温度场扰动，台风的移动偏向于密闭云区方向；而仅考虑湿度场扰动，台风的移动无固定的偏向。对9414号台风19940810的初始场，叠加积云模型的试验表明，预报路径较好地反映了其运动的特征。     

台风“灿鸿”对长江口外海域悬浮体分布的影响

台风作为事件性的强动力因素,其对河口海域沉积环境的影响目前研究较少,开展典型台风事件对长江口外海域悬浮体分布的影响研究对于深入理解长江径流挟带陆源物质向东海陆架扩散机制等具有重要意义。利用2015年09号台风"灿鸿"过境前后长江口外海域现场调查数据,分析台风前后长江口外水体结构和悬浮体粒度分布变化,结合同期环境观测数据与开源数据,阐明台风对河口外海域悬浮体分布的影响机制。结果表明:长江口外海域悬浮体中细颗粒组分(≤ 128μm)主要为无机矿物颗粒,而粗颗粒组分(>128μm)主要是生源有机颗粒。生源有机粗颗粒主要分布于中上层水体,而无机细颗粒主要分布于底层水体,使得长江口外海域悬浮体平均粒径分布呈双层结构。台风前后悬浮体粒度分布变化反映了台风对长江口外海域物理和生物过程的双重影响,其中物理过程主要影响无机细颗粒分布变化,生物过程主要影响有机粗颗粒。台风期间强烈的偏北风使得长江冲淡水在口门外海域由东北输运转为往东输运,与长江冲淡水输运方向一致的表层无机细颗粒在台风后输运方向同样往东。另外,台风作用在河口区产生的下降流将12250-4站位底部再悬浮的泥质沉积物向东搬运至12300-4站,导致12300-4站底层悬浮体浓度增加、粒度变细。台风过境还造成长江口外海域初级生产力提高,而浮游植物生长对悬浮体中有机粗颗粒的形成有促进作用,使得口门外海域上层水体中有机粗颗粒体积浓度升高。长江口外海域由于台风过境导致悬浮体中无机细颗粒和生源有机颗粒含量均增加,使得其平均粒径整体变化不大。     

1814号台风“摩羯”造成浙江内陆强降水的动力特征分析

采用 NCEP / NCAR 0. 25°×0. 25°再分析资料及预报场、FY-2E 云顶亮温、雷达、自动气象观测站等资料,运用风场分解、中尺度平滑滤波等方法对台风“摩羯”造成的浙江内陆局地强降水相关动力特征进行分析。结果表明：(1)台风中心环流由低层到高层呈现向西南方向倾斜的非对称结构,台风前侧(浙闽赣交界处)的低涡对中高层整体环流分布造成了一定影响。(2)在台风移动方向(低层垂直风切变顺切变方向)前侧,925 hPa 相对入流辐合与 700 hPa 相对出流辐散形成耦合。(3)边界层辐合及地面辐合线较长时间维持在台风移动方向前侧,正涡度柱随台风移动西传, 在浙中形成低层辐合和涡度叠加效应,有利于浙中内陆局地强降水。(4)偏东气流的风速辐合、边界层相对入流以及之后西南气流的增强对浙中内陆边界层辐合的长时间维持起到一定作用。此外,地形对浙江内陆局地强降水也起了增幅作用。     

深圳近海风暴潮影响因素分析

风暴潮可能给沿海城市造成巨大破坏, 而深圳位于易受台风影响的南海北部沿岸, 经济和人口总量巨大, 但有关深圳近海风暴潮的研究工作却十分匮乏。本文基于区域海洋模式系统(regional ocean model system, ROMS)建立了一个以深圳近海为中心的三层嵌套模型, 用于研究深圳近海台风所致风暴潮的影响因素。首先对2018年台风“山竹”过境深圳导致的风暴潮进行模拟, 模拟结果与观测结果较为一致。在此基础上, 进行一系列参数调整试验, 研究台风登陆地点、登陆角度、台风尺度、台风强度以及移动速度的改变对风暴潮及其分布的影响。结果表明, 在深圳西边登陆的台风, 比在深圳东边登陆的台风产生的最大增水高1.5m左右。由东往西移动并登陆深圳的台风, 比由南向北移动的台风产生的最大增水高1.0m左右。台风最大风速半径增加15%, 最大增水上升0.2m左右。台风强度增强15%, 最大增水上升0.4m左右。台风移动速度总体上对风暴潮影响不大, 但不同登陆地点存在明显差异。当台风在深圳西边或者东边登陆时, 台风移动速度增加30%, 深圳沿海各海湾的最大增水反而上升0.2~0.6m。当台风从深圳中部登陆时, 台风移动速度增加30%, 珠江口的最大增水降低0.1m左右, 大鹏湾和大亚湾的最大增水却相反地上升0.2m左右, 不同海湾对台风移动速度呈现不同的变化特征, 与各海湾水体重新分布到稳定状态时间和台风作用时间有关。     

0205台风威马逊异常分析

对进入黄海的热带气旋进行了统计，从大气环流形势、数值预报产品、中央台和日本的台风报、云图以及季节性海表特性等角度，分析了0205号台风威马逊移动路径和强度演变情况，对实际预报工作有一定的指导意义。     

地形摩擦对台风移动的影响

本文从动力学的角度研究了台风流场与台风运动的关系,在实际预报中考虑地形摩擦改变的流场对台风移动的影响取得了明显的效果。     

台风事件对东中国海悬沙浓度时空演变的影响分析

东海大陆架常受台风侵扰, 强风浪在破坏水体结构的同时引起大量泥沙再悬浮。台风是影响东海表层悬沙浓度(suspended sediment concentration, SSC)的主要动力之一。本文将台风类型分为登陆和非登陆两大类共八种。基于GOCI (geostationary ocean color imager)遥感数据统计分析了2017~2020年9个不同类型台风事件对表层悬沙浓度时空分布的影响。结果表明, 近海活动型和远海活动型台风使SSC显著增高了150%~200%; 随着风速减小, SSC逐渐下降, 但需要3~4 d才能恢复至台风之前的SSC。风速变化与SSC变化率的相关性高达0.86。近海及远海活动型台风影响研究区域的风向为偏北风, 该类型台风使秋季SSC等值线向外海延伸, 出现舌状分布特点; 而登陆型台风影响研究区域的风向前期为偏北风, 后期为偏南风, 该类型台风使SSC等值线呈基本平行向外海移动较短距离, 但不出现向外海延伸的舌状分布。近海及远海活动型台风事件使SSC分布迅速向气候态平均天气下的冬季输运类型转变, 其中近海活动型台风对SSC分布的影响比远海活动型更显著。登陆型台风对研究区域SSC跨陆架方向分布的影响比远海活动型台风更小。     

台风异常路径与风暴潮

风暴潮预报准确率首先决定于台风路径预报的准确率。取西─西北方向移动的台风是主要的登陆中国并造成风暴潮灾害的台风。大约20─30％的台风以异常路径而移动,并在中国引起突然的大风、暴雨和风暴潮灾害。一般来说,这种风暴潮并不太严重。当然,某些突然东折的台风不登陆中国,也未造成灾害。本文讨论了几类异常路径台风和正常往西─西北移的台风移动机制以及所引起的风暴潮。     

25°N以北西行台风的分析

本文应用(1949～1984)35年资料,对一种特殊的台风移动路径——进入25°N以北向偏西方向移动的台风发生的原因、特点及环流特征进行了分析,可作为对台风路径预报的参考。