基于现场实测的渤海风速特性研究

风荷载是影响海洋结构物设计和安全服役最为显著的环境因素之一。利用在役海洋平台监测系统对渤海风速场展开长期监测,获得了长期的风速信息。对极值风速进行分析,利用极值Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型分布对风速极值的概率密度进行拟合。基于极值Ⅰ型概率分布,获得了渤海海域重现期为5 a、10 a、30 a和50 a的最大风速值。对年最大风速的脉动风分量、湍流强度、阵风因子进行了分析。考虑高频分量的影响,利用小波变换,得到了脉动风速的近似分量和细节分量,计算了实测风速的纵向和横向的空间积分尺度。对比经验脉动风谱与实测脉动风谱,证明了Davenport风速谱能够较好地拟合渤海现场风速场。     

胶州湾风的初步分析

本文采用团岛和马戈庄29a的实测风资料,对胶州湾风向及其频率,平均风速的年、季、日变化,风向的日变化,最大风速、风向和大风日数,以及大风的持续时间等做了初步分析。另外,在NNW和SE两个常风向,用PearsonⅢ型和Gumbel两种方法,做了重现期的极值风速分析,其结果基本一致。     

渤海海域的风特性统计分析

利用渤海海域１２个气象台站１９６５￣１９８６年２０余年的定时测风资料，统计确定了该海域年最大风速的概率分布参数，常风向及风速相关系数；并利用该海域Ｊｚ２０－２平台二个冬季的连续测风资料的相关台站２０余年的定时测风资料，统计了渤海辽东湾疲劳的风速的概率分布及其分布参数，从而为该海域的海洋结构物设计和疲劳累积损伤分析提供了直接可用的风特性依据。     

耿贝尔逻辑模型在极值风速和有效波高联合概率分布中的应用

首先介绍了耿贝尔逻辑模型，采用该模型对南海海域的涠州岛海洋站的风速和有效波高实测数据进行了分析，结果表明耿贝尔逻辑模型较好地描述了年极值风速和有效波高两随机变量的联合分布；采用得到的极值风浪联合概率分布推算了不同重现期的极值风速和波高，表明考虑风速和波高相关性对设计荷载的确定有显著影响。由于耿贝尔逻辑模型具有函数结构简单，参数估计方便，因此有望成为极值风速和波高联合分布的较理想概率模型。     

涠洲岛海域年极值风浪联合设计参数估计

将涠洲岛海洋站1961～1989年极值波高与风速的长期观测资料作为统计样本，基于二维皮尔逊Ⅲ型联合分布，估计了年极值有效波高与风速的联合出现概率。以导管架平台基底剪力计算为例，给出了相应的荷载设计组合，与单因素频率分析法相比，联合概率分布法所得百年一遇剪力值约降低18％，条件分布法所得百年一遇剪力值约降低12％。结果表明，考虑环境条件之间的相关性，可以合理降低荷载设计标准，从而减小海洋工程投资费用。     

中国东南沿海区域台风数值模拟与危险性分析

通过网格定点法对我国东南沿海区域性台风危险性进行了分析。利用对各网格点有影响的历史台风数据,建立了各网格点的台风关键参数的最优概率模型。利用Monte-Carlo方法产生每个网格点1000年间的虚拟台风事件。采用YanMeng(YM)风场模型模拟了100个历史台风的最大风速,通过使这些最大风速与观测的最大风速误差和最小,建立了一组新的计算最大风半径Rmax和Holland气压参数B的公式,结果表明新的台风参数计算方案效果良好。利用新的参数计算方案、YM风场模型、特定地点的台风衰减模型以及合适的极值分布模型,预测了各个网格点不同重现期的极值风速,进而绘制了台风多发区域的设计风速图。最后研究了不同B模型、Rmax模型和极值分布模型对预测的极值风速的影响。可以为结构抗风设计和台风防灾减灾提供新的参考。     

一种调整台风参数的方法

本文针对我国海面风数值预报和后报研究，基于现有的实测资料和前人的经验统计，就海面风模式中较敏感的风资料参数对台风最大风速半径的确定提出了一种较客观的统计方法，使之在缺乏观测资料的情况下能合理地反映海面风实况。在这之前，本文对中国《台风年鉴》１９７０年以前偏大的最大风速资料进行了合理的订正，使之在进入海面风数值模式前能真实地代表台风气候特征。     

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。     

海洋环境要素计算不确定性分析

海洋环境要素(如风、浪、流、周期等)极值参数的准确推算在海洋工程设计中具有重要意义。由于极值计算时存在的不确定性因素,导致不同模式、样本的组合会导致极值计算结果产生明显差异。使用南海长期波浪资料,对环境要素计算时存在的统计模型不确定性、取样不确定性和参数求解方法的不确定性等进行了系统的研究和比较,最终对极值理论总体不确定性进行了分析。结果表明,采用复合极值分布并扩大样本数量的方法,可有效减小极值预测的不确定性及海洋结构物设计阶段的风险。     

一种调整台风参数的方法

西文针对我国海面风数值预报和后报研究，基于现有的实测资料和前人的经验统计，就海面风模式中较敏感的风资料参数对台风最大风速半径的确定提出了一种较客观的统计方法，使之在缺乏观测资料的情况下能合理地反映海面风实况。在这之前，西文对中国《台风年鉴》１９７０年以前偏大的最大风速资料进行了合理的订正，使之在进入海面风数值模式前能真实地代表台风气候特征。／     

黄渤海海域16个石油平台站风速资料的初步质量检测

对天津建设的16个石油平台站2017年2-10月的2 min平均风速和极大风速的逐时资料进行了质量检测。其方法包括气候学界限值检查、内部一致性检查、持续性检查、时间一致性检查、空间一致性检查以及质量控制综合分析。结果表明:有87.5%的石油平台站风速观测资料质量较好,能够为海洋气象预报、风能资源评估等提供宝贵的基础支撑。与此同时,由于石油平台上油烟较大、海上高湿、高盐等环境因素影响导致了12.5%的平台站风速资料质量较差,造成其大量时间段的资料不能被直接使用。从而,一定程度上说明了与地面观测资料一样,在使用海洋气象资料之前应进行系统的质量控制,只有清楚并解决海洋气象资料中存在的质量问题,才能保证业务应用、研究分析以及资料统计与加工的准确性和可靠性。     

基于QuikSCAT/NCEP风场的1999-2009年中国海表风场研究

利用1999年8月-2009年7月具有高精度的QuikSCAT/NCEP混合风场,对中国海海表风场的风速风向、极值风速、大风频率等特征进行分析,研究发现:MAM和SON的风速大值中心位于台湾海峡,JJA位于南海西南部海域,DJF大值区主要位于琉球群岛-台湾海峡-东沙群岛-平顺海岛一带,风向也具有明显的季节特征;极值风速...     

欧洲北海海域波高区间分布概率研究

为了研究欧洲北海海域的波高全区域概率分布情况,从而为海洋平台等海洋浮式结构物的选址和结构设计提供依据。首先基于Global Waves Statistics(GWS)提供的实测数据,确定典型计算工况的发生概率;同时考虑实测数据中极端波浪环境下的数据缺失导致大波高分布概率偏小的问题,利用三参数Weibull分布确定不同重现期下的极值风速,作为典型计算工况的补充。以不同风速、风向的定常风场为输入项,利用第三代海浪数值模型SWAN模型,对北海全区域波高进行数值模拟。将数值模拟的稳态形式依照各工况的发生概率进行归一化累加处理,认为其结果可以表征全区域的波高概率分布情况。以波高概率分布的计算结果为依据,分析北海海域波浪环境的统计学特征,发现有效波高为7 m以上的大波高频发区在北海北部区域有大范围分布;有效波高4～5 m为北海东北区域的多发海况,极端海况下的有效波高主要分布于7～14 m区间,在地形突变区域的波高发生显著变化。     

基于传真天气图的海面风实时预报实现方法

准确的海面风速预报是舰艇航行安全和防台工作的重要保证。目前在舰艇上估测海面风速方法主要是利用传真天气图手工绘算单站地转风,并对理论风速值进行适当摩擦系数订正。这种方法的估测精度比较差,很难满足舰艇指挥人员在复杂天气中的预报需求。为了深入探讨海面风估算方法,给出了传真地面天气图上地转风、梯度风的近似计算公式,介绍了用传真图实时计算地转风与梯度风的实现方法,提出了通过建立风速订正值库由风速理论值实时估测平均海面风速的一种新方法,并深入探讨了梯度风测风方法在强天气测风中的应用特点和优势。经实际应用和分析表明,计算精度得到很大提高,有一定应用和推广价值。     

埕岛海域风况观测与分析

利用埕岛海域海上与岸边陆地风速一年的同步观测资料，分析了海上风速与陆上风速空间的关系，给出了不同季节和不同时间海、陆风速换算公式；分析了海、陆风速日变化特征的差异，给出了该海域风况基本特征．     

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.     

一个基于TOPEX卫星极端海面风速预测的海洋地理信息系统

在基于 TOPEX卫星数据建立全球极端海面风速预测模型的基础上 ,开发出用于极端海面风速预测和可视化预测结果的海洋地理信息系统 (MGIS)。并论述全球极端海面风速预测的意义和 MGIS在预测过程中的重要性及必要性 ;给出全球极端海面风速预测的统计模型 ;简述极端海面风速预测海洋地理信息系统的结构、工作流程和功能 ;同时 ,对系统的预测结果进行初步分析     

东海及其邻近海区热带气旋风灾风险

东海及其邻近海区是受热带气旋影响较为严重的区域,研究该海域的热带气旋风灾风险有助于防灾减灾。选取1980—2019年影响该海域的587个热带气旋资料,利用Holland经验风场模型获得该海域热带气旋风场数据集,参照Simpson风灾指数方法,构建联合风速及其累计时间的风灾指数。结果表明:①东海及其邻近海区大部分海域受热带气旋影响,都会出现最大风速超过30 m/s。②进入20世纪,东海热带气旋风速有增强的趋势,每10 a的平均增速约1.6 m/s。③近岸海域最大风速主要发生在7月中旬至9月中旬。④从宁德至温州近岸海域的风灾等级相对较高,且风灾等级向南北两侧呈递减趋势。     

台风“菲特”期间T639预报风场在东中国海的有效性检验

海表风场是航海、海洋工程及防灾减灾等都十分关注的海洋要素之一,本文利用来自台湾地区和韩国的风速观测资料,检验了台风"菲特"及一次冷空气过程期间T639风场预报产品在东中国海的有效性。结果表明:(1)台风"菲特"和冷空气期间,预报风速与观测风速在曲线走势上保持了较好的一致性。(2)从相关系数来看,各个观测站的预报风速与观测风速都表现出较为密切的相关性;从偏差来看,预报风速略高于观测风速;从均方根误差和平均绝对误差来看,误差也都在可控范围之内。(3)台风"菲特"期间,T639预报风场对台风眼、台风尾迹等气旋性特征刻画得较为形象,外埔气象站、东吉岛气象站和兰屿气象站受台风影响较为显著,淡水气象站、金门气象站和绿岛气象站受台风的影响则偏弱。T639预报风场对南下的冷空气过程同样有着较好的体现,对风向和风速都有很好的模拟。