Monte-Carlo模拟与经验路径模型预测台风极值风速的对比

台风是我国东南沿海区域每年发生的严重自然灾害之一。本文分别采用传统的Monte-Carlo模拟方法以及较为先进的经验路径模拟方法预测中国东南沿海区域台风的极值风速(10 m高度处10 min平均值),并对两种方法的预测结果进行了对比。本文将东南海岸线向内陆扩展约200 km的区域划分为0.25°×0.25°的网格,以每个网格点作为研究点。首先采用Monte-Carlo模拟方法产生每个研究点1 000年间的虚拟台风事件。然后采用经验路径模型方法构建了西北太平洋1 000年的热带气旋事件集,采用模拟圆方法从中提取对各个研究站点有影响的台风事件。接着采用Yan Meng风场模型计算每个研究点台风的最大风速,构成极值风速序列。最后采用极值分布模型预测每个研究点不同重现期的极值风速,并对两种不同方法预测的结果进行了对比。研究发现在研究区域的内陆侧经验路径方法预测的风速略高于Monte-Carlo模拟方法预测的结果,而在海岸沿线一带经验路径方法预测的结果略低,这主要是由两种方法构造的虚拟台风的中心压强存在差异以及模型本身的不确定性造成的。本文的研究结果可以为防灾减灾系统提供有益的参考。     

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。     

湛江周边区域台风风速的长期极值预测

对湛江附近海域1974年至2006年33年的热带气旋过程观测资料进行统计分析.考虑到热带气旋发生频次的影响,建立Poisson-Weibull复合极值分布,对影响湛江地区的台风风速进行长期极值预测,推算出湛江周边区域的多年一遇设计风速,并与传统设计方法进行比较.计算结果表明,复合极值统计模式计算结果较稳定,该方法适用于受热带气旋影响区域的极值风速的长期统计分析.     

粤东沿海台风风暴潮特征及数值模拟

粤东地区是我国沿海经济较为发达的地区之一,也是遭受风暴潮灾害较为严重的地区,本文重点分析了自1969年以来40年间影响粤东沿海的典型风暴潮过程,并建立起了一个适用于粤东沿海地区的高分辨率的风暴潮数值预报模式.此模式采用变网格技术,在可以保证使计算区域足够大的基础上,又能实现对重点区域的河口、海湾等地形加密处理,精细地刻...     

基于台风风场模型的台风浪数值模拟

以CCMP风场资料为背景风场,结合藤田风场模型、Myers风场模型、Jelesnianski风场模型、Holland风场模型,分别构建全新的海面风场.基于非结构三角网格,采用第三代近岸海浪模式SWAN对2011年第5号强热带风暴“米雷”产生的台风浪进行数值模拟.比较SWAN模式模拟的结果和浮标实测数据,发现风场模型能够有效提高台风中心附近3至5倍台风最大风速半径范围内风场和台风浪有效波高的模拟精度.对比4种风场模型对应的台风浪模拟结果,发现Holland风场模型模拟的有效波高与浮标实测值最接近.     

台风的海面气压场和风场模拟计算

本文采用台风中心资料、地面天气图及部分台站的观测资料，使用改进的藤田气压模型和Myers气压模型，对1996年9月9日11时在广东吴川——湛江登陆的9615号(Sally)台风海面风场进行了数值计算，求得台风域内的风速分布，并和实测资料进行了比较。结果表明，改进后的台风气压模型对台风海面气压场和风场的模拟计算是可取的。     

中国近海海域台风浪模拟试验

以经验台风公式和NCEP再分析风场资料为基础,通过一个权重系数构造了西北太平洋海域台风风场,并以此作为一个第三代海浪模式WAVEWATCH Ⅲ的输入风场,模拟了2005年的麦沙(Matsa)台风浪场.由于风场的改善,模拟结果显著地提高了海浪模式的后报精度.     

台风气压场与风场研究进展

回顾了台风气压场、风场研究的发展过程.从台风气压场与风场的理论研究、台风的不对称性结构、最大风速与变分调整方法、台风气压场与风场的数值模拟和台风作用下水汽热交换等方面的研究进展进行了综合分析与述评,并根据学科发展趋势和工程实际的需要,指出今后在台风气压场与风场的研究中应着重解决的问题和发展趋势.     

基于参数化风场的浙江沿海风暴潮数值模拟

针对台风参数化风场模型中最大风速半径$（{R}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}）$和径向气压分布系数$（B）$两个关键参数,以0216（“森拉克”台风）和0414（“云娜”台风）两场台风为例,采用多种$ {R}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $和$ B $计算方法的组合方案,再现台风过程,并提取3处观测站点的模拟数据,与实测结果进行比对。将所得的台风风场作为风暴潮模型的驱动风场,利用MIKE 21模型进行浙江沿海两场台风的风暴潮数值模拟,结合实测资料,验证并分析天文潮位和风暴潮增水水位。结果表明,本文选取的参数化风场模型适用于计算影响浙江海域的台风风场,以此为基础建立的风暴潮模型的模拟结果满足精度要求。     

9618号台风风暴潮特征及其数值模拟

本文根据９６１８号台风特征,利用实测潮位资料,对这次风暴潮特征进行了分析研究,并对这场风暴潮过程进行了数值模拟。     

Analysis of typhoon wind hazard in Shenzhen City by Monte-Carlo Simulation

As one of the most serious natural disasters,many typhoons affect southeastern China every year.Taking Shenzhen,a coastal city in southeast China as an example,we employed a Monte-Carlo simulation to generate a large number of virtual typhoons for wind hazard analysis.By analyzing 67-year historical typhoons data from 1949 to 2015 using the Best Track Dataset for Tropical Cyclones over the Western North Pacific recorded by the Shanghai Typhoon Institute,China Meteorological Administration(CMASTI),typhoon characteristic parameters were extracted and optimal statistical distributions established for the parameters in relation to Shenzhen.We employed the Monte-Carlo method to sample each distribution to generate the characteristic parameters of virtual typhoons.In addition,the Yah Meng(YM)wind field model was introduced,and the sensitivity of the YM model to several parameters discussed.Using the YM wind field model,extreme wind speeds were extracted from the virtual typhoons.The extreme wind speeds for different return periods were predicted and compared with the current structural code to provide improved wind load information for wind-resistant structural design.     

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。     

台风作用下海上风机基础结构安全评价

海上风机结构在运营期内可能面临极端风浪、地震等荷载作用。因此,极端工况作用下海上风机局部和整体结构反应将成为结构设计以及安全评价的重要参数。采用半整体方法,以桩基泥面最大位移、结构杆件极端承载力以及桩基抗压、抗拔承载力为判定指标,基于塑性可靠度理论,系统研究台风条件下运营期内海上风机基础结构可靠度指标变化规律,得出潜在的基础结构失效模式及相应判定指标。由研究可得,台风条件下运营期内海上风机基础结构各可靠度将显著受到基础冲刷、海生物生长和结构腐蚀的影响,并且结构失效模式将由单一模式破坏发展为多种模式联合失效。     

QuikSCAT风场在台风风暴潮计算中的应用

业务化风暴潮计算中多采用模型风场的算法来给出风暴潮强迫场。最大风速半径是模型风场最难确定的参数之一。利用QuikSCAT卫星风场数据拟合台风最大风速半径是确定该参数的有效方法。将拟合得到的最大风速半径代入模型风场计算风暴潮的驱动场,模拟的沿岸风暴增水与实况更为接近。     

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．     

“海棠”台风风浪场分析

通过对0505号"海棠"台风的高、低空气流场的分析,揭示了"海棠"台风浪成长、发展、消衰的机制和规律.结果表明:台风浪的大小和范围不仅与台风的强度、移速及周围大尺度天气系统有关,而且也受岛屿及海底地形等环境条件的影响.     

基于QuikSCAT卫星遥感风场的台风最大风速半径反演及个例分析

建立了一种卫星遥感风场的最大风速半径(Rmax )反演方法.该方法基于 QuikSCAT 风场,结合 JTWC 台风参数资料,将遥感平均风剖面与 Holland 台风模型进行最小二乘法拟合来反演 Rmax.2001-2009年13个台风69幅数据反演结果统计分析表明:用气压表征台风强度的 P 算法遥感反演结果与 JTWC 分析结果的标准差为10.7 km,效果较好.此外,通过0513、0519和0221 3个典型台风过程的 Rmax 演变情况分析表明:对于对称性结构较好的成熟台风,反演结果能较好地反映出不同台风的 Rmax 尺寸差别,台风过程中 Rmax 的演变情况符合台风发展情况;台风风场对称性差、地形以及背景流场的影响,是导致 Rmax 反演出现较大偏差主要因素.     

Improving the wind and wave estimation of dual-frequency altimeter JASON1 in Typhoon Shanshan and considering the rain effects

Altimetry data have been widely used in various fiehts of oceanography, including the extreme weather events such as tropical cyclones, typhoons, and hurricanes. The performance of JASON1 in Typhoon Shanshan is assessed by examining the sensor geophysical data record and illustrates how the measured return waveform, significant wave height, and backscatter are all affected by various factors associated with the typhoon, with details by the rain are illustrated. The correction method to maintain accurate wave height and wind speed measurements in Typhoon Shanshan and the results are presented. Furthermore, the additional results of rain rate and typhoon eye diameter can be retrieved. Because of the lack of in-situ measurements of wind, wave, and rain rate at Typhoon Shanshan, results are compared with the forecasted typhoon data and a good agreement is found.