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。     

对台风潮单站极值预报方法的改进

前 言 近年来以相关统计方法建立的台风潮单站极值预报公式进入预报业务并取得较好的效果。为了进一步提高预报精度,本文以汕头测站为例,在原有预报公式的基础上对局地风场在增水中的贡献又作了一些探讨和计算,供预报参考。 一、现行台风潮预报公式 现行预报公式为: △H_(max)=a+b△P_0(1-e~(-r)o/r) 式中△H_(max)为最大增水。△P_0=1008—P_0为气压下降量,外围气压取1008hPa,P_0为台风中心气压,采用最大增水时刻前24小时(即四个正点资料)实测资料的平均值。r_0为大风半径,取常数0.64。r为最大增水时刻台风中心至测站距离,从台风路径图中量取(以纬距为单位)。a、b为待定系数。     

应用Bretschneider经验公式及Meyers台风模式计算台风波浪

本文应用Bretschneider经验公式及Meyers台风模式,对发生在西北太平洋的台风波浪进行了计算,结果表明:计算得到的台风波高与实测波高基本符合.本文应用Meyers台风风场模型时,对其最大风速半径公式中的平均气压值进行了订正:当台风中心移入东海时,取P_N=1010mb,移入南海时取P_N=1008mb。     

应用现行台风域内气压场模式的一点看法

台风潮动力数值计算结果的好坏,在很大程度上依赖于台风域内气压场和风场模式的优劣。而台风风场模式,一般说来,更直接地依赖于气压场模式。因此,对台风域内的气压分布进行讨论,对于提高台风潮数值计算精度并不是多余的。下面仅就比较流行的三个模式做一讨论。     

热带气旋气压场和风场的后报模式

根据热带气旋影响范围内实测气压与风速资料，求解一组方程得到热带气旋气压场和风场计算的关键性参数。使热带气旋影响范围内实测气压和风速值与模式的计算值有很好的拟合。同时考虑了摩擦效应，构造了一个移动热带气旋气压场与风场的后报模式。     

热带气旋气压场和风场的后报模式

根据热带气旋影响范围内实测气压与风速资料，求解一组方程得到热带气旋气压场和风场计算的关键性参数。使热带气旋影响范围内实测气压和风速值与模式的计算值有很好的拟合。同时考虑了摩擦效应，构造了一个移动热带气旋气压场与风场的后报模式。     

叠加风场在南海台风浪数值后报中的应用研究

根据经验风场与NCEP再分析风场的优缺点,采用两者相叠加的方式构造了一种叠加风场,与实测风速资料对比验证显示该风场精度较高。以叠加风场数据为输入,采用WAVEWATCH Ⅲ模式对南海海域有显著影响的8场台风进行计算,结果显示叠加风场计算南海台风浪具有较高的精度和可靠性。     

西北太平洋台风浪数值模拟

台风浪的研究对于船舶航行、港口、海洋和近岸建筑物的安全有着重要的现实意义。应用经验公式(MEF)和大风风圈反推(MGCR)两种方法计算最大风速半径,并基于Jelesnianski2型风场模式、藤田气压模式导出的风场模式、藤田气压场和第三代深海波浪模型(WAVEWATCHⅢ)进行了台风Winnie引起的台风浪的后报,将后报值与实测值进行了详细的比较和分析。结果表明:台风期间,MEF模拟出的西北太平洋海域风浪场变化合理,数值模拟结果与实测资料吻合良好,3个波浪测站的有效波高对比误差约为10%,而MGCR模拟结果误差偏大。因此,MEF的模拟结果能够为船舶、海洋与海岸工程的设计提供科学的依据。     

一个台风海面风场的数值模式及其后报检验

本文建立了一个用于台风海面风场后报的数值模式,并给出了用于实际台风海面风场后报时求解上述模式的全过程,首先根据边界层风速垂直分布特点,对贴地面摩擦应力使用平均风进行参数化,进而导出边界层平均风动力学方程,对上述动力学方程积分到一准稳态,得到边界层平均风分布;再使用Monin-Obkhov相似理论,将平均风换算到10m高度,从而得到10m高度风场.对3个台风过程,给出了10m高度风场和浪场的数值后报结果.海浪同实测的结果比较表明,该风场模式的结果在实测点的后报风与实测风较一致,两者相关系数为0.95左右,台风影响测点时,极值误差均在2m/s以内,平均误差范围约10%;后报风向与实测风向的平均绝对值误差为20°,将该后报风场模式用于海浪数值后报也得到了满意的结果,后报波高与实测波高的相关系数约为0.95,最大有效波高和跨零周期的实测值与后报值相差符合得很好.这些结果均表明本文提出的风场模式是合理的,并且适用于强海况的数值计算.     

近岸区域及河口区台风风场动力诊断模型

由梯度风平衡原理得出具有非对称性的台风模型风场 ,将台风模型风场与 NCAR客观分析风场嵌套得到大区风场并从中取出中尺度动力诊断模式 Mass所需的初始风场 ,再由 Mass模式对局部关键性区域海面风场作动力调整 ,同时结合实测资料使用 Nudging同化方法进行调整 ,从而获得具有较好实用性的台风近岸及河口区的海面风场。文中用上述模型对 90 15号和 9711号台风作了诊断分析试验 ,得到了比较合理的并符合实际观测的台风海面风场     

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．     

台风影响下渤海及邻域海面风场演变过程的MM5模拟分析

在装有 L inux操作系统的 PC机上运行美国大气研究中心 ( NCAR)的非静力中尺度大气模式 MM5。运用 MM5的嵌套功能 ,以 30 km水平分辨率对台风 KAI- TAK( 2 0 0 0年第 4号 )影响渤海海区的时段进行数值模拟 ,同时给出了水平分辨率为 10 km的嵌套区内逐时的渤海海面风场。通过对台风中心位置、中心气压、风速分布与雨区分布等要素的模拟结果与实况的比较 ,证实该实验对台风过程的模拟较为成功。嵌套区内渤海海面风场也明显体现出了地形影响的特征。并尝试以T10 6格点资料的三维客观分析场结合高空及地面观测为模式提供初值场 ,6h/次预报场为模式提供时变边界条件 ,对渤海海面风场进行了 2 4 h时预报     

长江口及其邻近海区无结构网格风暴潮预报系统的研制与分析

利用基于有限元方法的ADCIRC模式,并耦合SWAN波浪模式,建立了一个适用于长江口及其邻近海区风暴潮的数值预报模式。该模式采用对岸线有较好拟合能力的无结构网格,综合考虑了波浪、天文潮、风暴潮、径流相互作用。利用该模型对长江口及其邻近海区一系列台风风暴潮进行后报检验,计算结果与实测资料有较好的一致性。最后,利用建立的模式,针对影响长江口地区的两类典型路径台风——近转向型台风和登陆型台风,讨论了气压、风应力、台风路径等因素对增水的贡献;并对台风移动路径与外高桥实测增水强度进行统计分析,给出了台风移动路径、气压梯度和增水强度的定量关系。     

台风梯度风场模式

利用藤田台风气压分布关系入,并考虑圆形流场中气块运动轨迹的曲率,得出一个台风风场的梯度风模式。这个模式能模拟出台风风场的不对称性,考虑摩擦后,能模拟出台风前进方向的右后半圆风速较大的特征。通过与实际台风资料的比较证实,无论是风向还是风速,这个模式都比常用的宫崎模式有所改进。     

计算东海台风浪大面分布的追踪波方法

通过对台风气压场的模拟得到计算风场,在此基础上采用跟踪计算方法取得台风域内的波浪分布。结果表明,本方法较为成功地描述了台风浪的分布特征,计算波高与实测十分一致,但计算周期和实测有些差异。     

新的台风风场计算方法

本文分析了Je氏风场模式与Rankine涡风场模式之间的联系,提出两种计算台风风场的新方法。新的台风风场计算方法改进了Je氏和Ran氏两个风场模式,克服了Je氏风场模式计算风速偏大,Ran氏计算风速偏小的缺点。新的风场模式的后一种模式的风速分布曲线以一种比较合理的同时优于Je氏和Kan氏的风速衰减速率向远方逐渐衰减。此外,文中提出的移动台风风场计算方法也在一定程度上改进了宫崎正卫和Je氏两个人的方法。     

海上台风风场计算的简易方法

目前国内外计算海上台风风埸比较流行的方法可以说是宫崎正卫等人求台风合成风的方法和利用Wilson移动台风梯度风方程的方法。这两种计算海面风的方法都比较冗繁,计算工作量比较大。本文基于Rankine涡模式导出一种简易的台风风场分布式,其风速只是气压的     

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...     

合成风场作用下的近海重现期波要素分析

运用第三代海浪模式SWAN,分别将台风模型风场、美国NCEP风场、合成风场作为其驱动风场,与实测值比较发现:合成风场优于另外两种风场,在台风中心和远离台风中心地带模拟效果都较好。故选用合成风场作为驱动风场,对1982—2015年间影响东南沿海的210个台风过程进行数值模拟推算,进行P-Ⅲ曲线拟合分析,与测站实测资料符合良好。在此基础上,分方向绘制出东南沿海的百年一遇的波高分布图,可为近海工程环境评估和设计提供参考。     

基于Holland台风模型及三重嵌套海浪模式的台风浪数值模拟研究

现有的风场资料存在台风中心附近风速偏低的问题。为改进台风期间风场数据, 使用Holland经验台风模型结合多平台交叉校准数据(cross-calibrated multi-platform, CCMP)及欧洲中期天气预报中心的再分析数据(European Centre for Medium-range Weather Forecasts Reanalysis data, ERA5)风场资料, 研究了不同台风最大风速半径(maximum wind radius of the typhoon, RMW)、Holland B参数对模拟效果的影响, 确定了最优模拟参数, 并以改进后的风场驱动三重嵌套海浪模型对台风“威马逊”发生期间的台风浪进行模拟。模拟结果与实测数据对比表明, (1)改进的风场资料与实测结果更为接近, 作为海浪模式驱动项可更好地模拟台风期间波浪状况; (2)三重嵌套海浪模型的波浪模拟效果优于单独的海浪模型。