强台风“尤特”近地风特性实测分析

基于建立在台风登陆较为频繁海岸的近地观测点,对强台风"尤特"登陆过程的风场特性进行了现场实测,获得了其风速、风向及风压的时程数据。通过对观测点周边测风塔的实测数据进行分析,获悉了强台风"尤特"登陆过程10 m高度处的最大瞬时风速为37.05 m/s,10 min时距下最大平均风速为26.31 m/s,并进一步得到了10 min时距下的平均风速与平均风向。分析了脉动风的湍流特性,结合经验公式探讨了阵风因子与湍流强度之间的相关性,并对二者进行了相关性拟合。研究了顺风向脉动风速功率谱,与各经验谱进行比较后得知,Karman谱与实测谱最为吻合。     

西北太平洋热带气旋风险分析

选取1949-2000年西北太平洋每6小时热带气旋中心位置的风速资料,统计了2×2经纬度网格的热带气旋中心位置次数,并构造了风速强度指数分析其大风强度.同时,选取风速为指标,计算了西北太平洋热带气旋风险,给出了10年一遇、20年一遇和50年一遇大风分布图.结果表明:(1)热带气旋中心点位置基本集中在以中国南海、菲律宾群岛以东以及马里亚纳群岛附近这3个地区,与热带气旋发生源地和路径频率图较为一致;(2)风速强度指数和热带气旋中心位置次数的分布相差不大,但风速强度指数最高值范围明显比热带气旋中心位置次数高值区分布范围广;(3)西北太平洋热带气旋最大风速的概率分布呈指数函数分布,主要分布在小于50m/s的范围内,小75m/s的大风占到99.41%,75m/s以上的大风比较罕见;(4)10年一遇和20一遇热带气旋大风高值区主要分布在菲律宾群岛附近、南海南部及台湾岛以东的地区,相对集中,而50年一遇风速分布图中,具有多个高值中心.     

1961-2018年中国风速均值和极端值的时空演变特征

基于1961-2018年中国545个气象观测站点的日值平均风速、最大风速和极大风速数据,采用多种数理统计方法,从气候态特征、长期变化趋势、年际波动特征和1990年前后的差异特征诊断气候变暖背景下近58年来中国风速均值和极端值的时空演变特征。结果表明:(1)1961-2018年中国平均风速具有南低、北高的空间分异特征,而最大风速和极大风速则呈现东南低、西北高的空间分异特征,且两者的空间相关系数达0.71(n=15 642),通过了0.01显著性水平的检验。平均风速、最大风速和极大风速在1991-2018年相比1961-1990年整体以偏小为主。(2)中国平均风速、最大风速和极大风速年代距平从1960年代至2010年代逐渐由正距平为主演变为负距平为主,且1960、1970和1980年代以正距平为主,而1990、2000和2010年代以负距平为主。(3)1961-2018年中国平均风速、最大风速和极大风速均以减少趋势为主,并具有区域性和次区域性特征,其中后两者的空间相关系数达0.75(n=15 642),通过了0.01显著性水平的检验。最大风速和极大风速在1990年前后的趋势差异具有较高的空间一致性。(4)1961-2018年中国平均风速在西部地区波动相对较大,最大风速和极大风速的波动特征具有空间相似性,空间相关系数达0.57(n=15 642),通过了0.01显著性水平的检验。平均风速、最大风速和极大风速在1991-2018年相比1961-1990年波动偏大的地区明显多于偏小的地区。     

福建沿海大风状态下不同历时风速的关系

为全面了解福建沿海地区不同地形条件、大风状态下不同历时风速的关系,为结构工程设计风速提供依据,以福建沿海地区107个区域自动气象站2008-2011年4 a的逐日逐时2 min平均风速、10 min平均风速、最大风速、极大风速为样本,分析了大风状态下(风速≥17.2 m/s),不同地形条件下(海上、海岛、近海、偏内陆)4种时距风速的关系,并研究了其在热带气旋影响期的关系,最终给出了3种时距风速比值订正系数的建议值,即阵风系数从海上-海岛-近海-偏内陆依次建议取值1.2,1.4,1.5,1.7;极大风速与2 min平均风速比值,由海上至内陆依次为1.4,1.5,1.7,2.0;2 min平均风速与同步的10分钟平均风速比值,从海上至内陆相差不大,比值均在1.0左右。     

大尺度稳态强风地区考虑建筑风效应方向性的新方法∗

首先，介绍了美国、新西兰和日本风荷载规范中关于方向性处理方法的优劣。其次，基于多元极值和条件概率理论，提出了一种按不同风向平均风速极值相互独立处理风荷载/效应方向性的新方法。再次，以哈尔滨、北京和济南为例，分析了我国大尺度稳态强风地区不同风向平均风速极值的相关性特征。最后，以一鞍型屋盖为例，分析了其在大尺度稳态强风地区(以哈尔滨、北京和济南为例)不同建筑朝向下风荷载/效应极值的方向性特征，阐明了美国、新西兰和日本规范中方向性处理方法的局限性，验证了新方法的有效性。研究结果表明：(1)我国大尺度稳态强风地区不同风向平均风速极值趋近于相互独立；(2)所提新方法可以方便、准确的考虑方向性，合理确定风荷载/效应极值；(3)建议该方法作为我国风荷载规范处理风荷载/效应极值方向性的一个方案。     

风速资料在大型工程中的应用和订正方法

针对大型工程设计和工程气象专题评估对风速资料的特殊要求,探讨适合工程应用的气象站观测风资料和工程现场短期风观测资料的订正方法。根据多个工程现场和气象站的同步风对比观测试验结果及其在工程设计中的实际应用效果,提出在工程应用气象站的风速资料时,进行距地高度、下垫面影响以及时距订正是必要的;不同工程2 min/10 min不同时距风速订正系数和阵风系数应根据现场环境测定,其值与建筑荷载规范推荐的气象站取值有明显差异;对工程现场的长年风速资料外推重构时,根据现场短期观测结果,在对邻近气象站长年历史资料采用均一性t检验法和比值法订正差异显著年份的记录后,利用数理方法重建的结果较好。     

基于SHMS的润扬悬索桥桥址区北风特性的研究

气象研究表明,作用在润扬悬索桥上的强风荷载主要是夏季台风和冬季偏北大风。运营近三年来,润扬悬索桥结构健康监测系统(SHMS)中的风速仪记录了经过该桥址区的大量强风样本。本文通过对北京时间2007-03-10 T13:00～2007-03-10 T16:00期间的实测强北风风速风向数据的分析,得到了该时段的风速和风向、紊流强度、紊流积分尺度、紊流功率谱密度函数等强风特性。结果表明,桥址区实测北风风速风向较稳定;顺风向紊流功率谱密度函数与Kaimal谱吻合较好;紊流强度较规范偏高。     

总体样本风速风向联合概率分析方法

提出了针对总体样本的风速风向联合分布的实用统计分析方法。假定任意给定风向上的风速符合某一概型分布、风向间的关联以风速资料的相对发生频率反映、不同风向间的概型参数及频率分布的变化满足谐波函数,在此基础上,利用风速风向资料的总体样本可以得到一个能够反映任意方向的风速风向联合分布函数。利用澳门地区的百年风资料与某风站连续5年的风速观测记录,对该方法的可行性进行了验证。分析表明,该方法具有一定的适用性,便于结构的抗风可靠性分析,具有一定的工程应用价值。     

江苏省典型高速公路强风和强横风时空分布特征

强风特别是强横风是影响高速公路汽车安全行驶的重大交通气象灾害之一。为提高交通气象中强横风天气的预报准确率,利用江苏省典型高速公路2012~2015年交通自动天气监测系统观测数据,分析了江苏省沪宁、宿淮盐、沿海和京沪高速公路强风和强横风的时空分布特征,探讨了地理环境等因素对强风和强横风发生的影响,在此基础上,对江苏省典型高速公路的风压进行分级,揭示风压的空间分布特征。研究表明:1)强横风的日变化和季节变化规律与强风相似,一天中两者出现频率最高的时间段为12~14时;一年中7月份频率最高。2)各站点强风和强横风发生日数频率一致,均呈现沿海高速公路发生日数较高的站点最多、范围最大,宿淮盐高速公路最少、范围最小的特点。强风盛行风向与强横风盛行风向基本一致,4条高速公路整体上,偏北风频率最高,偏北向强风和横风的频率高于偏南向强风和横风,偏东向强风和横风的频率高于偏西向强风和横风。频率最高的极大风风向为22.5°,最大风风向为0°,即正北。3)除宿淮盐高速公路2012年秋季月份外,月极端风速均超过10 m/s,最大值达到22.6 m/s。4)综合考虑风向、风速等变化因素,将风压分为10级。其中风压达到黄色预警以上发生频率最高的路段为沿海高速公路的北段。5)地理环境对各高速公路不同路段强风、强横风和风压等级均有不同程度的影响,其中地形起伏、水系分布、距海远近对其影响较大。     

沙尘暴发生过程中的风速和土壤湿度变化

利用内蒙古中西部二连浩特、乌拉特中旗和乌海等3个地区2001—2004年的6小时风速风向观测资料和每小时的土壤湿度观测资料，以及同期的沙尘暴观测数据，统计研究了在沙尘暴发生季节，沙尘暴发生过程中风速与土壤湿度的关系和变化特征。结果表明，内蒙古中西部沙尘暴主要发生在春季，在这个季节，沙尘暴的发生主要受西风影响，沙尘暴发生过程中的风速达到最大，沙尘暴发生前和发生后风速变化较大，统计样本中的最大变幅达12m／s；统计样本中土壤湿度在沙尘暴发生前达到最小值，在沙尘暴发生过程中和发生后则没有明显的规律性的变化。土壤湿度是制约沙尘暴发生的较为重要的下垫面要素之一。     

基于极值风速预测的台风数值模型评述

在沿海台风多发地区，高耸及长大建筑结构对于极值风速作用非常敏感，因此在结构的设计、施工与使用期间有必要合理估算结构设计使用期限内可能遭遇的台风极值风速。台风极值风速的估算不仅涉及台风风场的数值模拟，也包括风速样本的采集与统计分析过程。较系统地介绍了台风风场结构的各类数学模型，并对它们在不同使用目的背景下的适用性作了评述与比较。最后，基于越界峰值法探讨了工程场地一定重现期内台风极值风速预测的可行性。     

超大跨度渡槽脉动风频率特性分析

贵州龙场渡槽是我国目前最大的拱跨渡槽,其脉动风频率特性分析对设计工作具有极其重要的指导作用。计算了龙场渡槽在有水、无水工况下的前20阶自振频率,分析了相应的振型;采用极值Ⅰ型概率分布函数,计算得到龙场渡槽所在地的50年一遇最大设计风速为17.6m/s;针对1986～2010年间的3次强风风速和50年一遇最大设计风速,计算了龙场渡槽所在地典型高程处的脉动风功率谱密度。研究表明:在同一高度,随着年平均最大风速的增加,功率谱密度最大值逐渐增大,其对应的频率也在增大;对于同一风速,随着高度的增加,功率谱密度的最大值逐渐增大,其对应的频率也在增大。通过比较龙场渡槽自振频率与脉动风功率谱密度显著值所对应的频率,认为龙场渡槽在上述风速下不会发生共振现象。     

气候因素对沙尘天气影响的模型研究

气候因素是影响沙尘天气发生的必要条件,到目前为止,用定量模型研究气候因素对沙尘天气的影响还比较欠缺,针对这一情况,利用风速、降水、蒸发量、相对湿度和大风日数基本气象资料,提出了风速影响指数W和土壤湿度指数H,并给出了相应的指标计算方法,在此基础上建立了影响沙尘天气的气候影响指数D模型.同时选取了北京大兴、怀柔、门头沟、顺义四个区气象台站的气象资料(1961-1990年)进行模型应用,结果表明气候影响指数D和沙尘天气发生频率S有较好的线性相关性,与McTainsh的模型进行对比发现,该模型评价气候因素对沙尘天气影响作用的效果较显著.     

风对桥梁结构稳定性的影响及其对策

桥梁风害是人们极为关心的问题之一。本文回顾了１８１８年以来世界上主要的桥梁风害情况，然后选取其中一典型的桥梁（Ｔａｃｏｍａ桥）风毁事例，详细分析了其毁坏的原因．指出了风对桥梁的作用形式及破坏方式；最后，对如何避免桥梁风害事故的发生提出了一些建议和对策。     

城市区域风易损结构风灾损失分析研究

城市风易损结构在台风等强风灾害下的损坏及倒塌将严重影响城市社会的运行安全。以户外广告牌作为典型城市风易损结构物,提出基于结构参数的风易损结构抗风分析方法。针对城市广告牌分布具有的区域空间分布特征及局部风效应,以城市区域风灾为研究对象,结合区域数值风场模拟分析对城市区域风灾损失进行了分析研究。     

METEOR 360AC型多普勒雷达功能和风场反演UW技术简介

介绍了民航华东空中交通管理局气象中心引进的Gematronik公司多普勒天气雷达的主要产品及功能，并着重介绍了一种实用的单多普勒雷达0风场反演方法－UW（均匀风）技术。     

华北地区地壳结构特征与强震孕育关系的探讨

将地壳介质视为马克斯威尔体,运用差分和三维有限元方法,探讨分层地壳结构中分别存在低速体( 软包体) 、高速体( 硬包体) 和同时存在高速体和低速体时地壳应力的集中及应力集中随时间变化的演化特征,计算结果表明:(1) 高速体、低速体的存在引起的平均应力和最大剪应力在高速体内和低速体外集中的结果同理论计算一致;(2) 高速体单独存在时,应力扰动值随时间的变化导致平均应力集中程度在高速体内减弱,最大剪应力集中程度则在高速体内进一步增加,这一特征与地壳的蠕变过程一致,并有利于在高速体内孕育和发生强震;(3) 低速体单独存在时,随着时间的推移,最大剪切应力扰动值在低速体上方逐渐增加,该特征对在低速体上方孕育中等强度地震( 有时也可能是强震) 是很有利的;(4) 高速体和低速体同时存在时,平均应力的集中随时间的推移在高速体也是呈减弱的趋势,而最大剪应力的集中则在高速体内较高速体单独存在时更加显著增加。该项研究的意义在于在非均匀性引起的应力集中的基础上研究应力集中随时间变化,探讨强震孕育过程的机理。     

流场状态对渡槽槽体结构风载体形系数的影响

对矩形和U形渡槽槽体在均匀流场和湍流场中各取不同的高宽比进行了风洞试验,分别测量了槽内有水和无水两种情况下槽体各个部位的风压系数,进而算得了渡槽结构的风载体型系数.试验结果表明,湍流对渡槽槽体结构风载体形系数有显著影响,研究成果可为渡槽结构的抗风设计提供参考依据.     

复杂环境中玻璃幕墙设计风压风洞试验

风荷载是引起玻璃幕墙结构破坏的主要荷载之一,目前相应规范在玻璃幕墙设计风压取值上尚未考虑相邻建筑物的影响,其结果已经不能完全覆盖处于特定风场中的幕墙设计要求.通过风洞试验,得到了处于复杂环境中的玻璃幕墙设计风压值,介绍了目前中美两国规范关于玻璃幕墙风荷载取值的计算方法,探讨了试验值与中美两国规范计算值之间的差异.分析结果表明:对于处在复杂环境中的玻璃幕墙,现有规范设计风压的取值不是偏大就是偏小,尤其是在建筑底部的局部区域可能出现远大于规范计算值的负风压.所得结果可供同类幕墙工程设计参考.     

大风重现期的风险分析

目前结构抗风设计计算风荷载时所采用的设计风速,是根据重现期即所谓多少年一遇的概率来确定的,只考虑某一风速大风出现的概率,不考虑该大风出现的间隔时间是有一定的局限性的.对某一风速大风出现的间隔时间及其概率分布进行了研究,提出了一种大风重现期的风险分析方法.运用该方法,可以分析得出按年度出现某一特定风速大风的发生概率或风险率.