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.     

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.     

Typhoon wind hazard model and estimation on return period of typhoon wind speed

Typhoons are one of the most serious natural disasters that occur annually on China’s southeast coast. A technique for analyzing the typhoon wind hazard was dev...     

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。     

南海北部海面风速概率分布特征

利用南海北部的浮标、石油平台观测的海面风资料,分析了0~200 km范围内,不同离岸距离站点的风速的概率分布特征。观测结果指出,各站平均风速一般最大值出现在冬季,最小值出现在夏季,具有明显的季节变化特征,并且平均风速随着离岸距离的增大也逐渐增大。对于离岸距离较近的区域（100 km以内）,海面风基本符合双参数的Weibull分布,但对于100 km以外的海面风速概率分布与Weibull分布存在明显差异,随着离岸距离的增大,平均风速和风速标准偏差也相应增大。风速平均值与风速标准偏差的比值较小时,Weibull分布的偏斜度基本为正值,当比值较大时偏斜度转为负值。随着离岸距离的增大,出现与Weibull分布不一致的情况越来越多,且与对应的Weibull分布相比,其偏斜度越小,风速概率分布越不能用Weibull分布进行较好拟合。     

滨海核电可能最大台风浪的推算

采用当前国际流行的第三代波浪模式SWAN探讨了滨海核电工程可能最大台风浪的计算,并分析了可能最大台风浪与相伴随的可能最大风暴潮成长规律.分析得可能最大台风浪通常滞后可能最大风暴潮增水峰值,推算得到的可能最大台风浪高于遮浪海洋站观测到的最大波高,为滨海核电工程可能最大台风浪的推算提供参考.     

广东沿海的极值风速概率分布研究

简要论述了当前广泛使用的极值理论和极值分布理论3个概率分布模型——标准耿贝尔(SG)分布、广义极值(GEV)分布和广义帕累托分布(GPD).应用模型推算广东沿海9个站点的极值风速,对比分析结果表明:(1)3个模型都是推算极值风速的合适模型,但GPD模型可更充分地利用实际观测站点数据,风速拟合的PPCC和RMSE指标确定GPD是更优的概率模型; (2)选取的超阚值风速样本服从GPD-Ⅱ型分布,偏向于给出比SG模型和GEV模型更大的极值风速估计值; (3)从工程安全考虑,尤其在观测数据较少情况下推算工程设计风速可优先选用GPD模型.     

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。     

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.     

An improved QuikSCAT wind retrieval algorithm and eye locating for typhoon

This paper proposes a rain considered geophysical model function (GMF), to be noted as GMF plus Rain. GMF plus Rain is based on the basic raidative transfer model with attenuation and scattering effects of rain on radar signal considered. Combined with the NSCAT2 GMF and the rain correction model, the GMF plus Rain model is used to retrieve the ocean wind vectors from the collocated QuikSCAT and SSM/I rain rate data for typhoon Melor. The resulting wind speed estimates of typhoon Melor show improved agreement with the wind fields derived from the best track analysis of Japan Meteorological Agency (JMA). The results imply that compared with the GMF model, the GMF plus Rain model can improve the precision of wind retrieval under the rain condition. Then, a new general algorithm of locating the eye of typhoon through the normalized radar cross section (NRCS) is proposed. The implementation of this algorithm in the ten QuikSCAT observations of typhoon Melor suggests that this algorithm is effective.     

0515台风"卡努"影响浙江的强风分析

本文对0515台风“卡努”登陆浙江后,强度减弱为强热带风暴,对影响浙江沿海海面及沿海地区的外围风速远强于近风暴中心风速进行了分析,分析结果表明:副热带高压的加强、对流层中下层急流的动量下传、高空较强的下沉气流和台风外围气压梯度力迅猛增大的共同作用,是造成本次风暴外围风速远强于近风暴中心风速的重要原因。     

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。     

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.     

0903号台风对我国海上风力发电的影响

基于CCMP(cross-calibrated multi-platform)再分析风场数据,研究了0903号台风经过前后21天对我国东部5个海上风电场的影响。发现:风机的输出功率受其所处台风场的相对位置影响,台风北进过程中前沿(后沿)在2009年6月18—19(27—28)日使得风机输出功率显著增加,而6月22—23日,台风中心进入东海时, 5个站位风机输出功率最低。唐山市海港区S1站单机运营能力最低(64.3%)且额定容量最低(0);嘉兴市平湖县S4站单机运营能力最高(88.1%);南通市如东县S3站单机额定容量最大(13.1%)。0903号台风过境整个过程中,风速未超过风机的切出风速,对我国东部海洋风力发电场,提高了发电量。     

A numerical model on sea surface wind of typhoon and its hindcasting calibration

Ａｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｎｓｅａｓｕｒｆａｃｅｗｉｎｄｏｆｔｙｐｈｏｏｎａｎｄｉｔｓｈｉｎｄｃａｓｔｉｎｇｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ￥ＳｈｅＪｕｎ；ＹｕａｎＹｅｌｉａｎｄＰａｎＺｅｎｇｄｉ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＡｐｒｉｌ１４，１９９３；ａｃｃｅｐｔｅ...     

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。     

New computation of the wind stress over the North Pacific Ocean

The wind-stress field in the North Pacific Ocean during 1961–75 is computed from nearly five million ship reports. With a drag coefficient having a linear relation to wind speed, annual mean and monthly mean wind-stress fields are obtained, and their features are described.Compared with the stress fields obtained byHellerman (1967) andWyrtki andMeyers (1976), the eastward component of the stress in the present study is larger in magnitude and the northward one smaller in magnitude, especially in the trade wind region. Differences in the drag coefficient do not have a pronounced effect on the estimated stress field. Long-period inter-annual variations in the wind field are the most likely cause of the discrepancies between the present study and those of the above authors.The maximum of the wind-stress curl, estimated from the annual mean wind-stress fields, is as large as 1.0×10^–8dyn cm^–3 around 30°N, and is larger than that estimated byEvenson andVeronis (1975). The discrepancy is considered to be mainly due to differences in the computed stress field itself rather than due to differences in the grid size used in the stress computations.The Sverdrup transports integrated from the eastern boundary on the basis of the present stress field have a maximum greater than 40×10^–12cm³ s^–1 (Sv.) near the western boundary around 30°N. This value is closer to the observed transport of the Kuroshio than that based on Hellerman's stress field.     

基于HY-2A微波散射计海面风场资料的台风风剖面信息提取研究

台风风剖面信息是直观反映与台风中心不同距离的各点与平均风速关系的曲线,它是确定各级台风风圈范围的重要基础。本文利用HY-2A微波散射计海面风场资料,结合Holland风场模型提出了一种新的台风风剖面信息提取方法,并选取2012–2017年期间16期典型台风进行应用。结果表明:34 kt与50 kt风圈半径的平均均方根误差为37.6 km与18.3 km,该方法具有较好的适用性和精度。本研究对于描述台风结构特征及潜在的破坏力和台风可能的影响范围具有一定的现实意义。