拖曳系数参数化方案对工程台风模拟风场的影响研究

基于台风边界层的最新观测和研究成果,提出了最大风速半径、边界层风速比、拖曳系数等关键参数的经验方案,并依据垂直平均水平运动方程,建立适用于西北太平洋的工程台风风场模型,最高分辨率为2 km。通过理想试验,验证了所建模型的合理性,并重点关注模拟风场对拖曳系数参数化方案的敏感性。结果表明,不同拖曳系数参数化方案(增长型、饱和型、下降型)对强台风内核区的风场模拟有显著影响,但对最大风速的模拟影响不大。为验证所建模型对实际西北太平洋台风的适用性,选取台风"海葵"(1211)进行个例试验,得到最大风速的平均误差为-0.36 m/s,均方根误差为2.22 m/s。进一步选取我国沿海6个受"海葵"影响的测站,进行模拟风向、风速与观测的对比分析,发现所建台风风场模型能很好地模拟出台风影响过程中的风向转变,但各测站的风速均方根误差在1.61~6.92 m/s之间。较大的风速误差主要出现在位于台风中心附近的测站,意味着我国沿海复杂地形对台风的衰减作用在模型中考虑不足,是未来的改进方向。

一次北部湾海雾天气过程的大气边界层特征分析

利用常规地面和高空气象观测资料、风廓线雷达和NCEP/NCAR再分析资料,分析了2016年2月11~13日导致北海-涠洲岛航线停航的典型平流型海雾天气过程的环流形势、边界层特征。结果表明:此次海雾天气过程,近地面层风速较小约3~5m·s^-1,为东南风;850hPa附近,有12~15m·s^-1的西南风急流;500m以下,具有一定的垂直风切变,水平风切变越小,海雾天气越严重。海雾期间的大气层结为中性状态,混合层厚度低于500m,且混合层厚度越低,能见度也越低,海雾天气越严重。此外,925hPa附近存在逆温层、地面的相对湿度较大(约95%)和温度露点差较小(1~2℃)均是该次海雾天气的明显特征。以上这些大气边界层特征可作为北部湾平流型海雾天气预报的参考依据。

北部湾海雾过程的天气系统分型研究

采用2011 2016年NCEP/NCAR再分析格点资料和北部湾沿海6个气象站的常规气象观测资料,利用天气学方法对北部湾沿海出现大雾时的大尺度天气背景、地面形势进行了分类总结,探寻北部湾发生海雾时各类型天气系统的共同特点。结果表明:北部湾海雾的天气环流类型可分为西南倒槽型、入海高压后部型、均压场型、静止锋型、冷锋前部型和高压底部型,其中西南倒槽型、入海高压后部型、均压场型、静止锋型是4种主要的环流型,造成的北部湾海雾日数相对较多,而冷锋前部型和高压底部型造成的海雾日数较少;西南倒槽型、静止锋型的海雾过程持续时间较长、能见度较低,高压底部型的海雾消散较快;地面风速小、500 hPa高空存在偏西或西南急流、大气层结稳定是海雾出现时各类天气型的共同特点。

基于Makkonen结冰增长模型的风力机覆冰预报

基于Makkonen结冰增长模型,优化相对风速计算方法,引入融冰影响因子,并进行气象因子敏感性测试,建立广西风力机覆冰预报模型。利用欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)模式预报资料和风力机参数驱动该模型,对2019年冬季桂北风电场进行逐日预报。预报结果表明:该模型对气温、降水、风速敏感,在适宜的风速下,温度越低,降水越大,覆冰厚度增长越快;48 h时效内对覆冰过程报出率为100%,覆冰起、止时间预报误差分别为3~5 h、6~12 h;72 h时效内覆冰起始时间预报效果稳定、准确率高,对冬季风电调度和防灾减灾有较好的指导意义。实际应用中,风力机停机时间应适当延迟,覆冰结束时间的预报则需进一步优化融冰条件。

影响广西电网输电线路的台风“威马逊”和“海鸥”环流特征分析

利用2008—2017年的台风路径、风雨强度及广西电网输电线路的台风灾情资料,分析了影响广西电网输电线路的台风特征及影响电网台风灾情的主要因子,并分析了影响较严重的1409号超强台风"威马逊"和1415号强台风"海鸥"的环流背景。结论如下:1)影响广西电网输电线路的台风强度主要是台风及其以上级别;第I类路径的台风更易对电网输电线路造成灾害;登陆时台风中心附近最大风速越大,通常在广西境内引起的最大风速就越大,同时过程暴雨站次数越多,灾害也越严重。2)台风"威马逊"和"海鸥"的环流形势具有多个共同点:生成后稳定地向西北移动,然后进入北部湾;生命史期间副高强盛,副高脊线维持在25°N附近;南海海温异常偏高;孟加拉湾水汽与南海水汽汇合,源源不断地向台风东南部输送;高层辐散、低层辐合结构配置良好,有利于台风的维持和加强。这些环流特征可对影响广西电网输电线路的台风预报提供有益的参考。

智能网格产品在西江流域面雨量预报中的应用检验

为了解基于智能网格降水产品的西江流域面雨量短期预报效果,采用TS评分、漏报率、空报率指标对2019年前汛期(4-6月)和后汛期(7-9月)西江流域20-20时的日面雨量预报进行检验评估。结果表明,汛期各流域TS评分随着面雨量等级增大呈现下降趋势,然而72h内随着预报时效延长,预报效果较为稳定;前汛期东部流域TS评分较西部流域普遍高,而后汛期西部流域的TS评分有所上升;前汛期各级面雨量空报率大于漏报率,而后汛期各级面雨量漏报率较前汛期普遍上升,空报率普遍下降。72h内预报效果受到降水量级因素影响较大,而受到时效延长影响较小;流域预报效果变化可能与西江流域汛期雨带逐渐推进变化有关。

西江流域梯级水电站集雨区强降雨的时空分布特征

以西江流域梯级水电站22个集雨区1981—2010年共30年逐日面雨量实况为基础，对强降雨（包含暴雨、大暴雨和特大暴雨）的时空分布特征进行统计，得出结论为提高广西水电专业气象服务的提供一定的参考。