热带气旋对中国沿海风电开发的影响

利用1961-2006年热带气旋(TC)资料,选取进入距海岸3个纬距左右警戒区的TC为影响中国沿海风电开发的TC;根据风电工程风电机组(WTGS)安全等级,详细分析了影响中国沿海地区TC路径、强度、风力的气候特征,发现进入警戒区后台风和强热带风暴占59.5%,超强台风、强台风占总频数的21.5%;TC造成的10分钟平均最大风速40m·s~(-1)以上的区域集中在珠江口以东的广东沿海和海南东部沿海和浙闽交界处;登陆福建及以北沿海强度达台风以上的常造成≥25m·s~(-1)的强风,而在福建以南登陆并造成强风的为强热带风暴以上;福建中南部沿海TC大风的可利用率达80%以上;TC威胁风电机组安全的区域主要在浙江的中部沿海、浙闽交界处沿海和珠江口以东的广东沿海.     

影响广西电网输电线路的台风“威马逊”和“海鸥”环流特征分析

利用2008—2017年的台风路径、风雨强度及广西电网输电线路的台风灾情资料,分析了影响广西电网输电线路的台风特征及影响电网台风灾情的主要因子,并分析了影响较严重的1409号超强台风"威马逊"和1415号强台风"海鸥"的环流背景。结论如下:1)影响广西电网输电线路的台风强度主要是台风及其以上级别;第I类路径的台风更易对电网输电线路造成灾害;登陆时台风中心附近最大风速越大,通常在广西境内引起的最大风速就越大,同时过程暴雨站次数越多,灾害也越严重。2)台风"威马逊"和"海鸥"的环流形势具有多个共同点:生成后稳定地向西北移动,然后进入北部湾;生命史期间副高强盛,副高脊线维持在25°N附近;南海海温异常偏高;孟加拉湾水汽与南海水汽汇合,源源不断地向台风东南部输送;高层辐散、低层辐合结构配置良好,有利于台风的维持和加强。这些环流特征可对影响广西电网输电线路的台风预报提供有益的参考。     

超强台风“威马逊”登陆期间近地层风速变化特征分析

利用1409号超强台风“威马逊”登陆广东徐闻期间勇士风电场观测数据,计算分析了“威马逊”风切变、湍流强度、阵风系数和风向等的时程变化特征,拟为沿海台风影响严重区域输电线路设计和风电机组选型提供参考依据。分析发现“威马逊”风切变指数相比年平均风速(即常态风)切变指数减小,随台风中心逼近和经过呈现先减小再增大的规律;台风中心过后风向回南之后,幂指数函数拟合较差。阵风系数呈现随高度增加而减小的趋势,该趋势在台风中心经过前较好地吻合幂函数,而在台风中心经过后吻合较差;各高度阵风系数以及不同高度之间的差值随台风中心逼近、风速增加而趋于减小,随台风中心远离、风速下降而缓慢增大。湍流强度随高度增加而减小,强风时段湍流强度较小且相对平稳,轮毂高度处湍流强度基本不超IEC-B类。测站位于台风中心路径右侧眼壁区时,所测风向随时间呈顺时针旋转。      

影响吉林省台风气候预测的日地月位置相似法

利用中国气象局热带气旋资料中心CMA最佳路径数据集和天文软件对影响吉林省台风的气候特征和预测方法进行了研究,建立了日地月相对位置相似法.结果发现:在1949—2018年的70年中,影响吉林省的台风总数为107个,平均每年1.5个,占生成台风总数的4.5％;影响吉林省的台风均出现在6—10月,其他月份则没有台风影响,台风...     

1909号超强台风“利奇马”强降水特征的诊断

基于TRMM卫星降雨资料、MERRA-2卫星位势高度、风速、垂直速度等资料，对1909号台风"利奇马"的移动特征及其引发浙江、江苏、山东等地暴雨进行诊断分析.分析结果发现，台风"利奇马"是北上型台风，移动路径主要受副高与1910号台风"罗莎"等系统影响.在北上的过程中，由于台风倒槽与西风槽携带的冷空气配合，且存在大量不稳定能量，引发了此次强降水过程.此外，低空急流及西风槽为降水提供了良好的动力上升条件，南海西南季风与台风"罗莎"是台风"利奇马"充沛的水汽与能量来源，为暴雨提供了良好的水汽条件.     

台风强度预报更有准儿了

正几十年来,国际上对台风(在美国大西洋称为飓风)强度预报几乎无任何进展,表现在对强台风预报强度偏弱;对弱台风预报强度偏强。针对这种情况,国家海洋局第一海洋研究所模式研发团队开发了一套适用于台风科学研究与实际预报的中尺度区域海气耦合模式,并与意大利科学家合作,揭示了海浪破碎和浪致混合对台风强弱影响的关键作用,为提高台风强度预报研究奠定了坚实科学基础,在海洋减灾防灾方面具有重要应用价值。相关研究成果发表在最新一期国     

强台风“黑格比”实测海上风电机组极端风况特征参数分析和讨论

利用广东近海海上一座100 m高气象塔上设置的三维超声测风仪获取的强台风“黑格比”过程实测数据，分析研究海上风电机组在强台风影响下极端载荷参数的变化特征，通过仪器直接测量的参数与IEC 61400-1规范(由国际电工委员会制定)推荐方法计算结果的对比，研究该规范推荐的风电机组极端载荷参数计算方法在台风条件下的适用性。研究结果表明：(1) 强台风“黑格比”在近海海面上产生的极端操作阵风风速和极端风向变幅的过程变化均呈“M”型双峰分布，最大值均出现在台风眼壁强风区；(2) 由仪器直接测量的极端操作阵风风速和极端风向变幅值与根据IEC公式计算结果差别明显；(3) 台风强风影响产生的极端操作阵风和极端风向变幅参数均出现超越IEC给出的三种标准类型风电机组的设计上限标准；并且IEC公式计算值比仪器直接测量值显著偏大；(4) 在风电机组处于满发、切出和停机生存等工况下，IEC公式计算和仪器直接测量的极端操作阵风基本一致，但IEC公式对极端风向变幅的计算值要比仪器直接测量值大。与IEC的风电机组设计标准相比，仪器直接测量的极端操作阵风在时间周期1～3.5 s和7～10 s区间超出标准，但极端风向变幅一般不会突破IEC的风电机组设计标准。     

南海中尺度大气海浪耦合模式及其对该区一次强台风过程的模拟研究

利用中尺度大气模式MM5(V3)和第3代海浪模式WWATCH建立考虑大气-海浪相互作用的风浪耦合模式.在耦合模式中引入考虑波浪影响的海表粗糙度参数化方案,大气模式分量提供海面10 m风场驱动海浪模式分量运行,并利用海浪模式分量反馈的波龄参数计算海表粗糙度.利用耦合模式模拟南海的一次台风过程,通过3组对比试验,检验耦合模式对台风过程的模拟效果并研究大气-海浪相互作用对台风过程的影响.结果表明:耦合模式能够较好地模拟南海的台风过程,与非耦合大气模式相比,其模拟的台风强度略有增强,路径变化不大;耦合模式对台风过程中海表热通量及降水影响显著,在台风充分发展过程中,耦合模式模拟的海表热通量增强,台风螺旋雨带上尤其是台风路径的右侧,耦合模式模拟的降水强于非耦合模式;耦合模式较好地模拟了台风过程海浪场的分布和演变,与非耦合模式相比,其模拟的海浪场增强,与实际更为接近;考虑了海表粗糙度对波浪的依赖关系后,海浪场同时影响海表的动力过程和热力过程,从本次个例看,在台风发展初期,海浪对海表动力作用影响显著,其反馈作用使台风系统减弱,但在台风充分发展后,耦合系统中海表热通量增加,热力作用显著增强,海浪的反馈作用有利于台风系统的发展和维持.     

1992年16号台风的数值研究

利用北京大学地球物理系暴雨监测与预报国家重点实验室发展的有限区域数值预报模式，对１９９２年１６号台风进行了１２ｈ数值模拟。时间是从８月３１日１２时（世界时）到９月１日００时。结果显示：模式预报的台风和实际台风的移动方向一致，移动距离相当。模式清楚地预报出了由台风倒槽所造成的强降水。这表明模式对台风路径、台风降水等都有较强的预报能力。还进行了对比实验，研究地形和积云对流等对登陆台风发展和降水的影响。结果表明：地形对台风的位置和降水有重大影响，积云对流除了对台风强度有影响之外，对台风环流的位置和台风的移动速度也有影响。     

浙江影响热带气旋的几个统计特征

利用1949-2007年热带气旋资料（由于多年沿用习惯,本文将近中心最大风力≥8级的热带风暴统称台风）对影响浙江热带气旋进行了定义,从而对影响浙江台风的频数、台风暴雨、台风大风进行了统计分析。分析表明：浙江各地受台风影响的频数自东向西递减,年均受台风影响次数最多的是东部沿海地区;登陆台风个数有增加趋势;影响台风集中在7—9月份;各月台风降水空间分布有一定差异,东南部沿海地区降水影响明显;东部沿海是台风大风频发区。     

环境动力、热力因素对台风发生、发展影响的数值试验

本文采用数值试验的方法,研究了环境动力、热力因素与台风扰动发展的相关关系,揭示了环境流场、温度场分布对台风发展的影响,本文的数值试验表明不同初始弱涡旋结构、不同基本流场分布将引起台风扰动状况的显著差异,同时若改变环境温度场会对台风系统的CISK效应有较大的影响,环境外围降温导致台风扰动的加强将有利于台风的发展.反之,冷空气注入台风内部,却显著地抑制了台风的发展.本文还研究了积云加热状况与台风扰动结构的相关关系.     

影响中国台风的气候特征及其与环境场关系的研究

分析了影响中国台风的气候特征,结果表明：5-11月是影响台风活跃季节,7-9月为集中期;1951—2004年影响台风的频数变化呈减少趋势,1970年代后期明显减少,近十年是影响台风频数最少的时期;近50余年影响台风中超强台风的频数减少显著;台风生成的源地有明显的年代际变化,1960年代-1970年代生成台风位置偏东、偏南,1980年代以后转为偏北、偏西。同时分析了影响台风与北太平洋海温及东亚夏季风环流的关系,认为北太平洋海温的年代际和年际变化与影响台风关系密切;影响台风偏多年和偏少年,其环流形势截然不同。     

海南岛地形对过岛台风影响的初步研究

本文对1949—1976年40次经过海南岛台风的强度、移速和移向等特性进行了统计分析。结果得出:强台风受地形影响过岛前后衰减较大,弱台风则受影响较小;当台风路径比较平直时,其移速在登陆后有所减小,但在登陆前弱台风的移速反而有所增大;移向的偏转与台风路径有关,但除在登陆前后转向的台风外,都在登陆后有向左偏的现象。上述结果与过去有关岛屿地形对台风影响的研究进行了比较。     

台湾地形对海棠台风影响的数值模拟研究

应用美国国家大气研究中心(NCAR)研发的WRF(Weather Research and Forecasting)气象模式,研究海棠台风(2005)接近并登陆台湾岛的过程中的强度、结构的演变,以及地形强迫作用对台风的影响.对模拟结果的评估表明,在整个海棠台风(2005)模拟实验期间,WRF模式很好地抓住了台风海棠强风,低中心气压的高强度特征.对引起台风降水的中尺度系统的分析表明,一方面台风环流与中央山脉地形共同作用激发出垂直次级环流在降水区域产生强烈的上升运动;另一方面,水平风场源源不断给该地区输送暖湿空气,为对流发展提供充足的水汽.分析结果表明中央山脉地形与台风环流场之间的配置形势对台风降水有着重要的影响.     

三类物理过程对台风强度影响的研究

文中设计了一个极坐标系的准地转正压模式 ,一个直角坐标系定常台风环流条件下的准地转正压模式和一个直角坐标系非定常台风环流的准地转正压模式 ,其径向或水平格距均为 2km ,以研究三类物理过程对台风强度的影响 ,即沿方位角方向的线性平流 ,沿径向的线性平流以及非线性平流对中尺度涡旋涡量内传和台风强度变化的影响。结果指出 :沿方位角方向的线性平流可导致螺旋状涡带的形成 ;沿径向的线性平流在一定的参数集合可使涡量内传 ,台风略有增强 ;定常台风环流条件下扰动涡量的非线性平流可使内传涡量明显增加 ,台风明显增强 ;非定常台风环流条件下非线性平流的作用具有两重性 ,一方面可使内传涡量增多 ,有利于台风的增强 ,另一方面 ,在涡量内传过程中 ,原先呈同心圆轴对称的台风基流结构受到破坏 ,形成复杂流型 ,这又使台风趋于减弱。最后讨论了这些结果在台风强度预测方面的可能应用。     

Numerical Simulation of Effect of Sea Spray on Typhoon ＇Morakot＇ Structure

将海洋飞沫参数化引入到高分辨率、非静力中尺度模式中,并对0908号台风＂Morakot＂进行了数值模拟,研究了海洋飞沫对台风＂Morakot＂结构和强度的影响。结果表明：（1）不论是否考虑海洋飞沫作用,模式均能较好地模拟出台风＂Morakot＂的移动路径,说明海洋飞沫对其移动路径影响不大;（2）引入海洋飞沫参数化后,台风眼墙区域的切向风速、径向风速、垂直速度、涡度、云水混合比、雨水混合比等物理量均增强,表明飞沫对台风结构变化的影响明显;（3）海洋飞沫对台风＂Morakot＂演变的直接影响是在对流层低层,低层风速明显增大,大风速区的影响尤为显著;（4）飞沫的蒸发使台风范围内的潜热和感热通量明显增强,尤其是潜热通量,其大值区对应着台风中心附近的最大风速区。由于水汽和热量输送的增强,使台风眼壁附近的云水量与雨水量增多,因此降水强度明显增加。     

台风“桑美”的数值模拟和地形敏感性试验

用WRF模式对0608号台风“桑美”进行了数值模拟研究,较为成功地模拟出了台风路径和降水,但模拟的台风中心气压远高于实况。为研究“桑美”登陆期间地形的抬升作用对其降水及结构的影响,通过改变特定区域内的地形高度设计了一组敏感性试验。结果表明,台风登陆过程中地形抬升作用对台风降雨量有显著的增幅作用;台风中心位势涡度、气流垂直上升速度、水平水汽通量散度明显增大;地形抬升机制在台风登陆时刻达到最强。     

台风“菲特”影响期间浙江大风成因分析

利用常规观测资料、自动站加密资料、多普勒雷达资料以及NCEP/NCAR1°×1°每日4次再分析资料对2013年第23号台风"菲特"影响期间浙江大风成因进行了分析。发现:副高以及地面高压加强是导致浙南沿海大风提早出现的主要原因;台风"菲特"北侧东西向高压区的维持,使浙江始终维持大的气压梯度,导致台风大风向内陆扩展和影响时间增长;台风"丹娜丝"与台风"菲特"的相互影响使得"菲特"移速减慢,导致台风大风影响时间增长,同时台风"丹娜丝"与冷空气以及台风"菲特"减弱后环流的共同影响,使得浙北大风维持,进一步延长了台风大风对浙江的影响时间。台风"菲特"影响期间台风环流中的中尺度系统导致台风影响区域内风速的进一步增大。多普勒雷达径向速度产品结合组合反射率产品可以有效监控台风大风分布范围。地形的影响导致台风大风进一步增大。     

大型岛屿对过境台风强度的影响

本文用统一的标准和方法,对台风经过台湾省、海南岛和吕宋岛前后强度的变化进行了统计分析。研究结果表示,这些大型岛屿对过境台风强度的影响与台风过岛前的强度有关。对于较强的台风,其衰减程度与强度有正的比例关系;对于较弱的台风,一般过岛前、后衰减较小,有些甚至加强。同时发现,岛屿地形对台风强度的衰减效应并非简单地与地形高度成正比,而且与其环境有关。靠近大陆的海南岛无论其山峰高度或平均高度都比远离大陆的吕宋岛要矮些,但台风经过海南岛时强度表减比经过吕宋岛时要大一些。这些事实对台风预报可有一点参考价值。     

涡列涡量内传的数值研究

用一个高分辨率的准地转正压模式实施了4组积分时间为24h的试验，研究台风环流区域中尺度涡列对台风强度的影响。并与单个中尺度涡旋的情况作了对比。结果表明：涡列内传过程中出现了两次涡合并现象。涡列涡量内传对台风强度的影响能力较弱。单个中尺度涡旋涡量内传可使台风增强。