三个台风对我国东部沿海风电的联合影响

基于CCMP(cross-calibrated multi-platform)再分析风场数据,研究了9907号, 9908号和9909号3个台风对中国沿海5个风电场的影响,分别从台风的形成以及路径,对沿海风电场风速的影响,台风期间的发电情况等详细地描述了台风对风电机组的影响。发现:台风对5个海上风电场的影响可以分为3个阶段,第一阶段是1999年8月1—4日,输出功率由南向北依次降低,此时主要受9907号台风的影响;第二阶段是8月6—9日,8月6日也呈现输出功率由南向北降低,主要是9909号台风由南海途径台湾海峡即将进入东海的影响;受9908号台风影响, 8月7日最大输出功率出现在S3风机。8月8日,受9908和9909号台风的叠加影响, S4风机的输出功率达到15天的最大值38.4 MW。第三个阶段是8月12—15日,受大气锋面的影响, S1—S5输出功率呈现波动。台风过境期间提高了各站点的运营能力和部分站点的额定容量,未对风电机组产生大的破坏。研究成果可为相关部门在台风期间海洋风力发电的决策提供参考。     

0903号台风“莲花”的风结构分析

通过对0903号台风“莲花”在登陆福建晋江并沿着海岸线北上过程中的沿海自动站逐时实况风场资料的分析,研究了该台风的风结构状况,得到以下结论：（1）台风近中心最大风速预报值比实测风速偏小,台风7级风半径则比实际的偏大．（2）实测2min平均风速最大值（Vmax）总体上呈减弱趋势,与时间（t）的回归方程式为：Vmax=28．9—0．61t（n=16,r=0．78,r005=0．50）．（3）台风最大风速半径（R）呈逐渐扩大的趋势,与时间（t）的回归方程式为：R=28．28—4．98t＋0．67t。（n=16,r=0．95,r0.05=0．50）．（4）台风最大风速区位于台风后部．认识台风风结构,有助于不断地提高预报的准确性．     

0915号台风"巨爵"不同风场资料对比研究

0915号台风"巨爵(Koppu)"于2009年9月巧日07时在广东台山登陆,给受灾地区人民生命财产安全造成了巨大的损失.为研究台风风场各计算方法的准确度,本文利用多种计算模型,以及海洋站的实测风速,对各方法得到的风场结构、各站最大风速和风速过程曲线等进行了对比分析.结果表明:MM5预报风场在台风中心计算强度偏小,但比...     

台风Wayne过后南海北部陆架海域的近惯性振荡

1986年8月18日8616号台风维纳(Wayne)在南海中部生成,其后在南海北部迂回盘旋,前后3次穿越巴士海峡,9月4日在海南岛登陆。布放在海南岛东部陆架上的锚系浮标记录了台风中心过境前后风和近表层的海流响应。分析结果表明,台风中心过境造成海水强烈的近惯性运动,其影响大约持续了6—8d,近惯性振荡的频率为0.029 2周.h-1(周期约34.2h),高出当地的惯性振荡频率(0.028cph)4.3%。带通滤波所提取的惯性运动特征显示,台风过境后惯性振荡逐渐衰减,惯性圆逐渐向西南方向偏移。根据这一个例,探讨了台风条件下近表层流速与风速的关系以及台风尾迹中近惯性流流速衰减过程的经验描述,可为近海海洋工程设计提供参考。     

舟山海域风暴潮特征及数值模拟研究

选择20个对舟山海域有较大影响的历史台风案例,开展定海站实测潮位数据的分析与归纳,总结得出20个台风中风暴潮过程增水最大值为5612号台风的207.1 cm,风暴潮高潮位最大值为9711号台风的283.7 cm。同时,在三维斜压水动力模型SELFE的基础上加入台风气压场和风场模块,建立了一个采用非结构三角形网格的天文潮-风暴潮耦合模型,模拟表明定海站的斜压效应较为明显,非线性耦合作用相对较弱,但两潮耦合风暴潮增水结果仍优于风暴潮单因子增水结果,与实际增水更为接近。在此基础上,以一定间隔在5612号台风原路径南北两侧各设计了2条平行路径,分别模拟两潮耦合风暴潮增水,结果表明5612号台风参数沿其原路径偏南1个最大风速半径距离的S1路径运动时可模拟得到定海站可能最大风暴潮增水为243.9 cm。最后,在S1路径下模拟可能最大风暴潮增水分别遭遇天文高、中、低潮位时的风暴潮高潮位,结果表明天文潮高潮时可得到可能最大风暴潮高潮位约为400 cm,天文中潮时次之,而天文低潮时风暴潮高潮位最低。     

影响福建沿海的0010号"碧利斯"台风暴雨的地形敏感性试验

采用MM5模式,以2000年10号(0010)台风“碧利斯”为个例,选取台风登陆前后时段,采用不同地形高度来模拟该时段台风暴雨过程.试验结果表明福建东部沿海的特殊地形对登陆福建中部沿海的台风暴雨有着明显的增幅作用.用3个不同区域每隔3h面雨量作比较,并通过对不同方案的垂直风速及不同时段的水平流场进行分析,可见其地形对台风暴雨的最大增幅作用发生在山脉迎风坡的地形坡度与气流正交速度乘积最大的时段.     

8114号台风结构的基本特性及其变化规律的分析

台风是影响我国沿海地区的主要灾害性天气之一。对台风发生、发展及移行规律的研究是海洋气象研究工作的重要内容。本文拟分析8114号台风的天气学特性,计算和讨论台风进入东海后的热力学和动力学结构,以期进一步了解台风的基本特性及其变化规律。一、8114号台风天气形势及地面气象要素的变化特征 8114号台风是1981年夏末、秋初在我国近海转向的一次强台风,从发生到变性为温带气旋共历时8天,中心最低气压950mb,近中心最大风速达45m/s,是建国以来在我国近海(30°N附近)转向的最强的一次台风。台风期间,我国东部沿海普遍出现了强烈的天     

SWAN波浪模型和缓坡方程在0903号台风“莲花”波浪数值计算中的联合应用

为了提高近岸台风浪模拟的精度和效率,选取台湾海峡及其邻近海域为研究区域,以0903号台风“莲花”为例,采用大、小网格嵌套的SWAN波浪模型和抛物型近似缓坡方程联合应用的方法模拟了此台风浪场的分布特征.将验证点的计算值与浮标实测值进行对比,峰值的最大绝对偏差为0.89 m,整个模拟过程的平均绝对偏差为0.45 m,平均相对偏差在20％以内,整体模拟效果良好.为了便于分析模拟结果,选取了2009年6月20日23时、21日08时、21日14时3个典型时刻的模拟结果进行对比分析.其结果表明:(1)随着台风中心的北移,研究区域内风浪逐渐占据绝对主导地位,风与波浪的变化趋势更加吻合.21日08时泉州湾内最大风速约15 m/s,湾口的最大波高为2.8m;至21日14时台风中心逼近泉州湾口,湾内最大风速增大至20 m/s,湾口最大波高迅速增至4.4m,模拟结果与实际情况相吻合.(2)在台风中心逼近泉州祥芝中心渔港时港区受台风影响最大,但受该渔港东侧防波堤的阻挡,波浪较难进入避风水域,仅从堤头绕射进入港内,港内波高约为0.2m,港外最大波高达到2.3 m,受到东向浪侵袭时港内避风条件较好.上述结果表明,SWAN波浪模型和缓坡方程联合应用在台湾海峡及其邻近海域的台风浪数值计算中具有良好的适应性.     

台风影响下广州近岸及珠江口水文气象特征响应

基于海洋自动观测站实测连续的水文气象数据,对1713号台风“天鸽”和1822号台风“山竹”影响期间广州近岸及珠江口水文气象特征进行了分析,并对海洋灾害影响动力因素进行了探讨。研究结果表明：(1)在台风影响期间,各观测站风速由平时的1～4级增至7～8级,风速均在受台风七级风圈影响6～7 h左右达到最大;潮位均超红色警戒潮位,最大增水2～3 m;波高由平时的1～2级增至3～4级;余流受风速影响先降后增,台风登陆当日余流值最低,台风使余流发生转向;海表温度下降1～2℃,海表盐度增大4～12。(2)对台风的响应由快至慢为：风速、余流、波浪、潮位、水温和盐度,波浪比风速晚1 h达到峰值,最高潮位出现在台风登陆1～2 h后,水温和盐度比风速对台风的响应晚5～6 h。(3)对波浪影响较大的因素主要为台风风圈半径、强台风持续时间、台风级别、移动速度等;对风暴增水影响较大的因素为台风强度和风圈半径,天文大潮、上游流量、地形等对潮位抬升也有一定影响,此外,波浪陡增对风暴增水具有较大影响,相关系数达0.7。(4)“山竹”登陆地点较“天鸽”远74 km且非天文大潮期,但引起的灾害较“天鸽”更严重,引起的最大增...     

基于HY-2A/SCAT数据的西北太平洋台风应用研究

本文用国产卫星海洋二号散射计(HY-2A/SCAT)的数据对2012—2014年发生在西北太平洋的67个台风在台风最大风速、台风大小和结构方面进行探索性研究。结果表明,HY-2A/SCAT数据在对弱台风(风速小于20m/s)的最大风速估计整体偏高。用风速15m/s对应的半径(R_(15))定义台风大小并将台风分为大中小三个类别,得到了HY-2A/SCAT观测的台风大小的月平均分布,从台风数量的月分布直方图发现,中型台风数量最多且多发生于每年8—10月份。利用瑞金涡旋模型公式导出半径的计算公式,将HY-2A/SCAT海面风场数据相关参数代入公式求得相应半径值,与从HY-2A/SCAT数据中提取的半径R_(15)相结合进行对比分析,结果证明HY-2A/SCAT海面风场数据可以很好地应用于台风结构方面的研究。     

Numerical investigation of ocean waves generated by three typhoons in offshore China

The influences of the three types of reanalysis wind fields on the simulation of three typhoon waves occurred in 2015 in offshore China were numerically investigated. The typhoon wave model was based on the simulating waves nearshore model (SWAN), in which the wind fields for driving waves were derived from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) Re-Analysis-Interim (ERA-interim), the National Centers for Environmental Prediction climate forecast system version 2 (CFSv2) and cross-calibrated multi-platform (CCMP) datasets. Firstly, the typhoon waves generated during the occurrence of typhoons Chan-hom (1509), Linfa (1510) and Nangka (1511) in 2015 were simulated by using the wave model driven by ERA-interim, CFSv2 and CCMP datasets. The numerical results were validated using buoy data and satellite observation data, and the simulation results under the three types of wind fields were in good agreement with the observed data. The numerical results showed that the CCMP wind data was the best in simulating waves overall, and the wind speeds pertaining to ERA-Interim and CCMP were notably smaller than those observed near the typhoon centre. To correct the accuracy of the wind fields, the Holland theoretical wind model was used to revise and optimize the wind speed pertaining to the CCMP near the typhoon centre. The results indicated that the CCMP wind-driven SWAN model could appropriately simulate the typhoon waves generated by three typhoons in offshore China, and the use of the CCMP/Holland blended wind field could effectively improve the accuracy of typhoon wave simulations.     

强台风“卡努”过境期间的风和海浪特征分析

南海北部海域夏季台风活动频繁,对海上生产活动和人民生命财产安全造成极大威胁,由于台风路径的不确定性,其中心附近区域的风浪观测资料十分稀少。中国气象局(China Meteorological Administration, CMA)热带气旋最佳路径数据显示2017年10月强台风“卡努”中心经过南海北部陆坡的SF301浮标,该浮标完整记录了台风过境的风浪数据。利用浮标观测资料,分析了强台风“卡努”过境期间的风和海浪特征。观测结果表明,“卡努”经过浮标时,中心气压为959.9 hPa,风速随时间呈双峰分布,前、后眼壁区的10 min平均风速分别为30.2 m/s和24.9 m/s, 1 s极大风速分别为44.2和38.6 m/s。海浪以风浪为主,观测有效波高和最大波高最大值分别为10.8和14.3 m,滞后最大风速30 min,波向和风向变化趋势一致。台风过境期间,有效波高与海面10 m风速接近线性关系,非台风期间二者呈二次多项式关系。海浪无因次波高和周期呈幂指数关系,无论是台风期间还是非台风期间二者关系十分接近Toba提出的3/2指数律。     

基于非定常面元法的海上浮式风机气动性能研究

对于海上浮式风机而言,由于受到剪切风、塔影效应、浮式基础运动等因素的共同影响,其气动载荷会更加复杂,因此如何准确快速地对海上风力机的气动性能进行预估显得尤为重要。基于速度势的非定常面元法理论,研究海上浮式风机气动载荷特性,编制了相关的计算程序。以NREL 5 MW风机为例,建立了叶片和尾流的三维数值模型,计算得到了不同风速下风机的输出功率以及叶片表面的压力分布,对比数据结果分析了该方法的可靠性。针对非定常流动,模拟了剪切风和塔影效应的作用,并重点分析了浮式基础运动对风机气动载荷的影响。研究表明,浮式基础的纵荡和纵摇会增加输出功率的波动幅值,艏摇运动会导致单个叶片上的气动载荷产生较大的波动,为浮式风机叶片控制提供了参考。     

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。     

非对称风场对台风浪模拟效果的比较研究

分析四象限非对称风场模型与叠加风场模型的优缺点,将模型结果与实测风速进行对比验证;利用上述两种风场模型分别驱动第三代海浪模式SWAN,对发生在南海海域的三场台风浪进行了数值模拟计算。结果显示:四象限非对称模型关于风速的计算值与实测值吻合度更高,尤其是当台风中心距离测站较近时;四象限非对称模型驱动SWAN模拟的台风浪精度优于叠加风场模型,适用于南海台风浪的数值模拟。     

西太平洋海面风场数据集的建立及其应用

再分析风场数据至今已发展了约30年,目前人们使用区域乃至全球网格化再分析数据集愈加频繁,但风场再分析数据在强天气过程中的强度明显不足,将风场再分析数据同台风观测数据相融合是解决问题的重要途径,本文通过"构建经验台风圆形风场-叠加台风移行风场-流入角修正-叠加背景再分析风场"的基本思路,融合了西太平洋联合警报中心的所有台...     

Trends of sea surface wind energy over the South China Sea

Studies on climate change typically consider temperature and precipitation over extended periods but less so the wind. We used the Cross-Calibrated Multi-Platform (CCMP) 24-year wind fi eld data set to investigate the trends of wind energy over the South China Sea during 1988-2011. The results reveal a clear trend of increase in wind power density for each of three base statistics (i.e., mean, 90 th percentile and 99 th percentile) in all seasons and for annual means. The trends of wind power density showed obvious temporal and spatial variations. The magnitude of the trends was greatest in winter, intermediate in spring, and smallest in summer and autumn. A greater trend of increase was found in the northern areas of the South China Sea than in southern parts. The magnitude of the annual and seasonal trends over the South China Sea was larger in extreme high events (i.e., 90 th and 99 th percentiles) compared to the mean conditions. Sea surface temperature showed a negative correlation with the variability of wind power density over the majority of the South China Sea in all seasons and annual means, except for winter (41.7%).     

基于ERA5再分析资料的中国近海浅水区域风能潜力评估

风能潜力评估是风电场选址工作的基础工作。本文基于欧洲中期天气预报中心的ERA5再分析数据,采用风功率密度（Wind Power Density,WPD）中值、容量系数（Capacity Factor,CF）以及鲁棒性变异系数（Robust Coefficient of Variation, RCoV）三种指标,对中国近海浅水区域的风能潜力进行评估,研究结果表明:（1）台湾海峡和东海南部风能资源最为丰富并且风能利用率最高,风功率密度中值和容量系数分别为400~900 和0.45~0.7。总体来看,风功率密度中值从渤海到台湾海峡,呈逐渐增加的趋势,从台湾海峡到琼州湾,呈逐渐减小的趋势,容量系数大小分布情况相似。（2）鲁棒性变异系数大小无明显分布规律,广东湛江近岸海域鲁棒性变异系数在0.70~0.75之间,风能发电量最为稳定,但该地区的风能资源丰富程度较低。（3）福州近岸海域不仅有丰富的风能资源和风能利用率,且发电量较为稳定。在不考虑其它因素的影响下,是中国近海浅水区域建设海上风电场的最佳地点。     

黄河三角洲海上风场再分析资料对比

再分析风场资料在海洋气象的研究中得到广泛应用.本文基于黄河口区域孤东59井验潮站和桩西106验潮站现场观测资料,对CCMP(cross-calibrated multi-platform)、CFSR(climate forecast system re-analysis)、ERA-interim、JRA-554种再分析...