台风“Soulik”东南沿海近地风剖面特性研究

基于福建宁德地区500 kV输电杆塔离地15 m,27 m,53 m,67 m,和82 m高度处台风“Soulik”实测数据,研究了平均风速、湍流度和阵风因子在垂直高度范围内的变化规律。结果表明:当风速小于12 m/s时,粗糙度指数随平均风速的增大而减小;当风速超过12 m/s时,粗糙度指数随平均风速变化较小。摩擦速度随平均风速的增大而增大,并且随着高度的增大其数据离散度也不断增大。用公式计算出近地边界层高度随平均风速的变化规律不明显,实测数据平均值为2007.89 m,远高于我国规范规定B类地貌下大气边界层高度350 m。台风“Soulik”平均风速沿高度地变化规律与指数率和对数率模型吻合较好。通过指数型拟合分别得到了纵向、横向和竖向湍流剖面的表达式,同时对实测阵风因子进行了形如G i=α(z/10)^(β)的拟合,并获得了阵风因子的经验表达式。

台风灾害影响的产业链跨部门传导机制——以台风“天鸽”为例

极端天气事件会通过产业链对经济系统产生级联影响,现有研究聚焦极端天气事件影响评估,但仍未明晰极端天气事件影响在经济系统产业链的跨部门传导机制。该文通过整合自适应区域投入产出模型、结构路径分析和介数中心性分析方法,以台风“天鸽”为例,揭示了台风灾害影响对广东省产业链的跨部门传导机制。研究发现,台风“天鸽”造成广东省经济损失共310亿元,其中间接损失占13%。在台风灾害发生阶段,造成经济损失的关键传导路径与建筑业紧密相关,如非金属矿物制品业→建筑业;关键传输部门包括通信设备、计算机和其他电子设备制造业,金属冶炼和压延加工业等;典型的关键部门间关联包括金属冶炼和压延加工业→建筑业等。在重建阶段,金属矿采选业、金融业、房地产业等部门从重建需求中获得较多经济收益。研究为提高产业链适应能力和灾后资金分配提供决策支持。

基于可解释性条件生成对抗网络的台风气象负荷场景生成方法

台风气象下电网负荷将会出现剧烈波动且威胁到电网安全稳定运行,亟需一种有效的方法来生成相应的负荷需求场景。文中提出一种面向稀少历史样本、基于可解释性条件生成对抗网络(CGAN)的台风负荷场景生成方法。首先,对历史台风负荷进行修正,并根据台风登陆位置、等级等信息对其进行标签分类。然后,提出一种两阶段数据扩充策略以应对数据匮乏问题,第1阶段利用历史台风日负荷序列之间的横纵向相关性信息进行样本扩充,第2阶段利用台风日与非台风日负荷之间的残差信息进一步进行样本扩充。最后,提出基于特征影响指标的CGAN因果解释方法,刻画了不同特征对于模型结果的调控力度大小。算例证实了文中所提模型及方法的有效性和先进性。

台风“暹芭”对湖南影响的分阶段对比分析

利用常规观测、再分析和双偏振雷达资料,结合拉格朗日混合单粒子轨迹模式(HYSPLIT),对比分析了2022年台风“暹芭”影响湖南的三个阶段(台前飑线、台风倒槽、台风低压)水汽来源、双偏振特征,并探讨降水特征。结果表明:①台前飑线阶段,水汽主要源自西太平洋、鄱阳湖,沿东风输送至湘北,与东北风形成辐合;回波表现为积云降水特征,呈带状、质心偏低;Z_(DR)和K_(DP)值高,CC值大,以数浓度高扁平大雨滴为主。②台风倒槽阶段,水汽源自南海和西太平洋,沿槽前偏东南气流向湘中输送;回波表现为层云降水特征,低层Z_(H)、K_(DP)、Z_(DR)偏低,CC偏大,以数浓度低的小雨滴为主;5 km高度出现CC亮带,导致“列车效应”暴雨。③台风低压阶段,水汽源自中南半岛、北部湾和南海,沿低压向湘东南、湘东北输送;回波呈积层混合降水特征,中低层K_(DP)有大值(≥1.7°/km)区,Z_(DR)强度偏弱,以数浓度高小雨滴为主。研究结果有助于理解台风影响下的降水特征。

考虑台风效应的金属屋面系统全寿命期疲劳损伤估计

评估金属屋面设计使用寿命年限内的累积损伤程度是抗风设计的重要环节,该文提出一种用于台风多发区域金属屋面系统全寿命期风致疲劳损伤的估计方法,该方法结合风洞测压试验数据和基于台风MonteCarlo模拟所得风速风向分布模型,采用有限元数值模拟方法进行荷载应力分析,提取金属屋面板块疲劳热点处荷载应力关系,从而获得应力时程数据,通过雨流计数法统计应力循环数,并根据Goodman应力修正法则和Miner疲劳线性累积损伤理论,计算得到金属屋面系统在全寿命期的疲劳累积损伤情况;利用台风等效序列进行加载,以动态物理压力箱试验验证数值模拟方法有效性为基础,将该文方法应用于位于东南沿海的某大跨度圆柱形金属屋面的疲劳累积损伤估计。结果显示:金属屋面全寿命期风致疲劳损伤不仅与风压分布存在一定相关性,也与建筑物所在地区的极值风速分布和主导风向存在相关性,评估全寿命期风致疲劳损伤应结合风洞测压试验结果和建筑物所在地风速风向分布模型进行综合分析;对于更易出现疲劳破坏的屋面角区和边缘部位的高负压区域,量化分析局部加密角区和边缘部位檩距对风致疲劳损伤的影响。

海南台风对配电网的影响分析

本文提出了风险评估方法,建立台风强度、风速、降水等气象因素与配电设备失效概率之间的定量模型,进行了影响范围分析。提升了配电网抗台风能力,研究了针对性优化策略,包括抗台风设计的技术方案、预防性维护和应急响应机制。对于台风灾后恢复问题,提出灾后快速评估、故障定位与恢复优先级策略,构建了灾后重构路径优化模型。

海口市120急救中心应对台风“摩羯”的实践与思考

目的 探讨海口市120急救中心在应对台风“摩羯”过程中的实际运作情况,总结台风灾害中的紧急救援经验教训。方法 利用2024年9月6日17级超强台风“摩羯”登录海南的基础数据,对海口市急救中心在台风“摩羯”期间的分析研判、关口前移、超前准备、提早防御、联防联动、优化通讯、强化培训、电话指导等多种应对措施进行了回顾性分析。结果 在台风“摩羯”来袭期间,各救援小组在灾前周密部署,在灾时联动机制与紧急救治,迅速启动应急预案,有效调配医疗资源,确保了急救服务的连续性与安全性。但在患者心理疏导、优化与消防联动、车载设备的替换、公众灾害与急救科普宣教等方面仍显不足。结论 海口市120急救中心在应对台风“摩羯”的实践中展现出了较高的应急响应能力和专业素养,但仍需进一步完善应急预案,加强通讯设备与信息共享机制建设,以提高未来应对台风灾害事件救援的效率和效果。

舟山水域锚泊船舶防抗台风对策

舟山水域常年易受台风影响,船舶航行和作业安全面临巨大威胁。分析舟山水域锚泊船舶防抗台风形势,基于船舶分类、分级、分区锚泊避风原则,梳理舟山水域防抗台风的具体做法,进一步提出建议,为舟山水域锚泊船舶防抗台风工作提供参考。

气象监测视角下西太平洋台风对福建省主汛期闪电活动的影响特征分析

文章基于2015—2022年福建省闪电定位数据和中国气象局上海台风研究所1979—2020年西太平洋(包括南海)生成的最佳台风路径资料,采用Cressman插值法和气候统计分析法分析了西太平洋台风对福建省主汛期(5—10月)闪电活动的影响。研究结果表明:(1)福建省近10年主汛期闪电活动主要集中在中部沿海地区,中南部和东北部地区闪电活动鲜少,地闪强中心出现在8月,10月随汛期趋于结束闪电的强中心逐渐衰退;(2)近40年西太平洋(包括南海)共生成856个台风,平均每年21个,台风活跃期为7—8月,台风间歇期为5—6月,且台风发生频率呈明显日变化特征;(3)同期雷暴日与台风频率的逐年变化趋势相一致,台风和闪电活动除了7月存在明显正相关以外,其他月份均为负相关。总体来看,台风生成时相应雷暴活动相对活跃。

诱发台风暴雨型滑坡的降雨阈值研究——以泰顺县为例

在我国东南沿海地区,台风暴雨诱发了大量山体滑坡。建立诱发台风暴雨型滑坡的降雨阈值模型,可为该地区的滑坡预警提供参考依据。基于浙江省泰顺县2007—2022年以来发生的滑坡信息和日降雨量数据,进行了诱发滑坡的台风暴雨事件编目,初步揭示了台风暴雨型滑坡的发育规律和触发降雨特征,通过降雨强度(I)、降雨历时(D)的幂律关系构建了滑坡临界降雨阈值模型,并开展了不同台风降雨雨型的阈值模型对比。结果表明:台风暴雨型滑坡大量发生在与台风登陆方向接近的迎风坡,坡表植被多为乔木和竹林;诱发滑坡的台风降雨一般持续2~3 d,且降雨过程集中,降雨雨型以单峰型为主,总降雨量一般在200 mm以上;台风暴雨诱发滑坡的降雨阈值显著高于一般性的降雨,这种差异与台风降雨模式及大尺度气候环境有关;雨型也会显著影响降雨阈值,随着降雨峰值的后移,阈值逐渐降低,表明台风暴雨型滑坡对长时间降雨后出现的强降雨事件更加敏感。通过降雨阈值模型对9次台风降雨事件是否诱发滑坡进行了预测,预测结果与实际情况比较吻合,证明该模型及研究思路对台汛期东南沿海的滑坡监测预警有较强的参考价值。

基于多变量灰色模型的台风强度模拟方法

随着台风全路径模拟技术的不断完善,全海域、大范围的台风危险性分析方法得到发展,然而强度模型的模拟精度不能满足需求。针对台风强度演变受多因素影响、动力关系复杂及强度变化随机性强的特点,基于多变量灰色模型对台风强度模拟方法进行研究,并建立起台风多变量灰色强度模型。利用该模型还原了台风“山竹”的强度演变过程,同时对西北太平洋地区整体台风强度进行模拟及检验分析。结果表明:垂直风切变及垂直速度与台风强度的灰色关联度分别为0.771 8、0.745 1,显著高于其他3个环境因素;台风“山竹”强度模拟的后验差比值及小概率误差分别为0.349 1、0.960 8,达到了最高模拟精度;模型模拟所得西北太平洋地区整体的强度变化趋势及分布特征均与地区实际情况保持一致。

基于风雨综合指数的安徽省台风灾害房屋风险评估方法

台风致灾因子具有多重性,相对于其他灾种其风险评估更加复杂。采用安徽省81个国家气象站及1035个区域气象站台风过程逐日降水量、最大风速资料,构建台风风雨综合指数;利用台风风雨综合指数及孕灾环境影响系数,开展台风致灾危险性评估;基于自然灾害风险系统理论,综合致灾危险性、承灾体暴露度和脆弱性信息,评估安徽省台风灾害房屋风险。结果表明:影响安徽省台风年均个数为1.9个,持续天数以2~4 d居多;台风降水南部多于北部、山区多于平原。台风致灾高危险区位于皖南山区和大别山区,较高危险区位于江淮之间东部,低危险区位于沿淮淮北大部及江淮之间西北部。台风灾害房屋高及较高风险区主要分布在大别山区、江淮之间东部及皖南山区,这些区域海拔总体较高,台风过境易引发山洪地质灾害,加之房屋脆弱性较高,房屋倒塌及损毁风险高;中等风险区位于沿淮至江淮之间、江南部分地区,呈零星分布;较低和低风险区位于淮河以北中西部、沿江部分地区及城市主城区。利用全省各县区台风造成的房屋倒损数据,从空间一致性及散点相关对区划结果进行验证得到,区划结果与灾损具有高度的空间一致性,二者散点相关通过0.01的显著性水平检验,安徽省台风灾害房屋风险区划结果与实际情况基本吻合。

中国区域ERA5-ZTD/PWV精度评估与台风事件响应研究

再分析数据能够提供多种历史气象数据同化产品,为了评估欧洲中期天气预报中心的最新一代ERA5再分析数据集估计的天顶对流层延迟(Zenith Tropospheric Delay,ZTD)和大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV)产品在中国区域的精度,利用2017—2019年中国区域内14个全球导航卫星系统地面监测站和89个探空站反演的ZTD和PWV数据分别对ERA5-ZTD和ERA5-PWV精度进行了评估。结果表明,除青藏地区的站点外,ERA5-ZTD的精度分布较为均匀,平均Bias、RMSE和STD分别为-6.3 mm、19.3 mm和17.5 mm;ERA5-PWV的精度分布呈现西部内陆高和东南沿海低的趋势,平均Bias、RMSE和STD分别为0.3 mm,2.9 mm和2.7 mm。此外,在研究2019年“利奇马”台风期间ZTD和PWV的时空分布中,提出了使用水汽到达时间差的方法定量估计台风的水汽移动速度。得到台风期间ZTD和PWV具有相同的空间分布规律,且移动方向与台风的移动路径方向是一致的,估计的水汽平均移动速度为12.4 km/h,与台风的平均移动速度16.1 km/h非常接近。因此,ERA5-ZTD/PWV在中国区域内具有较高的精度,ZTD和PWV可作为重要气象因子为台风的预警预报研究提供重要参考。

台风“苏迪罗”行进过程中沿海近地实测风场特性研究

基于厦门大嶝岛台风观测点阵列布置风速仪的现场实测,选取了1513号台风“苏迪罗”在四个不同时间段的风速风向数据,对台风行进过程中的沿海近地风场特性进行了详细分析,得到了台风中心距离观测点400 km、250 km、150 km和120 km时的沿海近地平均风速风向、风剖面、阵风因子、湍流度、湍流积分尺度和功率谱密度函数等参数,研究了各种参数同台风中心距和观测高度之间的关系,结果表明:在台风行进过程中,观测点所测风速的平均风速剖面满足对数律规律,粗糙长度z_0约为4.0 m。阵风因子和湍流度变化较为平缓,二者呈线性变化关系。三个方向上的湍流度比值约为1∶0.8∶0.45,湍流积分尺度离散性大,顺、横风向的功率谱密度函数符合von Karman谱的形式,但竖直方向不符合。该结果对深入了解台风在行进中对固定观测点的影响以及提高沿海工程结构的抗风安全性具有实际意义。

2008—2017年登陆海南岛台风引发陆地及其近海闪电特征分析

利用2008—2017年海南闪电定位监测网资料,统计登陆海南岛的台风,分析其引发的闪电活动特征,探讨海南岛岛上和近海台风闪电活动时空分布特征及其与台风强度和路径突变的关系,并对比台风登陆前后闪电活动变化。结果表明:南海夏季风与登陆海南台风闪电活动关系密切,冷空气活动越强闪电活动越弱,海温越强闪电活动越强。登陆台风闪电活动在夏季偏强,秋季逐渐减弱,春季最弱。闪电活动空间分布为台风中心的西北象限最多,东北象限其次,东南象限最少;台风中心北部多于南部,而北部中又以西北部多于东北部,东南部最少。闪电活动总体为台风移动方向左侧多于右侧,左侧中以左后方明显偏多。大部分台风中心在海上时的平均闪电频次大于陆地,少部分台风在登陆和出海阶段伴随闪电的爆发,部分台风登陆前后会产生闪电活动空间分布转换。登陆海南岛台风引发的在陆地及其近海的闪电活动强度与台风强度间无明显相关关系,闪电的爆发对台风登陆前的强度持续增强或维持有一定的指示作用。

台风-浪-流耦合作用超大浮体水弹性响应分析方法

海上机场超大浮体结构在台风等极端海洋环境下的动态响应准确预测是保障其安全性能的关键前提,其难点在于准确构建中/小尺度复杂流场与浮体结构的流固耦合计算模型。本文提出了一种基于中/小尺度嵌套的海上机场超大浮体水弹性响应分析方法,二次开发实现了台风-浪-流耦合模拟,分析了超强台风“莫兰蒂”途经海上机场超大浮体全过程台风-浪-流时空演变规律;采用中/小尺度流场嵌套技术计算水动力和气动力,代入结构动力学方程进行双向迭代解耦求解;通过算例分析了台风-浪-流耦合作用下浮体结构水弹性响应及影响机制。研究表明:本文提出的方法能够有效地预测此类极端环境下超大浮体结构水弹性响应。

台风期间盐沼消波效应的观测研究——以珠江口芒洲湿地为例

滨海盐沼可以减少风暴潮和台风浪的冲击,从而增强海岸抵御台风等自然灾害的能力,减少经济损失,在保护海岸和防灾减灾等方面起到重要作用。本研究利用2020年6月台风“鹦鹉”活动期间珠江口芒洲湿地的现场实测波浪数据来分析其消浪功能,以定量研究盐沼植被的消波效应。结果表明,台风“鹦鹉”期间,芒洲湿地测得风暴潮最大增水达0.43 m,漫滩时间大于6 h;实测波浪通过宽度100 m和230 m盐沼植被带的波高衰减率分别为90.5%和97.2%,植被减灾能力为优;根据波高衰减率经验公式的估算结果,波浪经过植被宽度100 m和200 m的波高衰减率分别为94.0%和97.0%,与实测结果基本一致。由于台风“鹦鹉”影响时间短、强度弱,现场测得水位均在1 m以下,而盐沼植被的平均株高约为2 m,植被冠顶未被淹没,因此可将植被看作透空式堤防,其茎叶的摩擦阻尼作用导致波能衰减;并且现场测得有效波高均在0.10 m以下,同时也未发生植被大量倒伏甚至茎秆断裂的情形,因此盐沼植被充分发挥了消波作用。综上,虽然芒洲盐沼面积仅为3.39 km 2,但是其消波效果仍然非常显著。

近海台风活动与陕西秋淋天气先兆性特征分析及试报

通过对1970年以来陕西偏强秋淋天气与我国东南沿海台风活动特征分析发现,两者之间有较好的相关性,且存在一定的先兆性,发现移过西太平洋125°E以西的目标台风活动对陕西秋淋天气的影响作用明显。结果表明:在陕西秋淋偏强的年份,台风活动为陕西秋淋天气提供了有利的气候背景,同期台风路径以西行或西北行路径为主,而台风登陆位置影响着陕西秋淋天气主要出现的地区。利用近海台风的先兆性特征,陕西秋淋的年代变化特征和不同周期等特征,对2017—2022年陕西秋淋降水进行预测、预判的试报,结果较为理想,该方法可为陕西预判秋淋偏强年份的预报提供一种客观的气候预测方法和依据。

2008号台风巴威北上登陆后快速减弱原因分析

利用非静力中尺度WRF模式对2020年第8号台风巴威北上登陆前后过程进行了数值模拟,结合观测数据对模拟结果进行了验证,并利用模拟输出的高分辨率资料,分析了“巴威”登陆前后的天气环流背景、环境场以及结构特征变化,研究其登陆后快速减弱衰亡的原因。结果表明:“巴威”受中纬度西风槽前西南气流引导,登陆前位于高空急流入口区右侧,高空辐散场有利于台风环流维持,而北上登陆后干冷空气侵入台风中心和强的环境风垂直切变是其丧失结构特征并迅速减弱的主要原因。登陆后,台风北侧高空急流减小和高空辐散减弱,在这种不利的高层环流条件下,一方面强的环境风垂直切变,特别是中高层环境风垂直切变加大了高层暖中心的暖空气频散,使得热量不能集中从而破坏高层暖心结构;另一方面下沉的冷空气从西北侧低层入侵到台风中心,破坏了台风垂直结构,暖心高度降低并向东北倾斜,台风逐渐失去其结构特征而迅速减弱衰亡。同时登陆后水汽供应不足也不利于台风的维持。

南海台风模式对台风利奇马快速增强预报能力研究

针对台风利奇马(1909),分析中国气象局南海台风模式(CMA-TRAMS)和欧洲中期天气预报中心高分辨率模式(HRES)对台风快速增强的业务预报情况,并基于CMA-TRAMS,从水平分辨率、初始场和边界条件、物理参数化方案等角度设计并开展数值敏感性试验。CMA-TRAMS和HRES对“利奇马”增强具有一定预报能力,但对快速增强的速度预报明显低于实况,均不能满足24 h和12 h快速增强标准,可达到6 h快速增强标准。CMA-TRAMS采用3 km分辨率对“利奇马”移动路径和强度变化的预报效果优于9 km分辨率,但未改进快速增强预报效果;采用3 km嵌套9 km的方案,模式对台风快速增强的预报效果明显提升。采用MRF边界层参数化方案对台风路径、强度、快速增强的预报效果总体优于YSU方案。海温参数化结合32层垂直分辨率的初始场和边界条件的方案明显提高了快速增强预报效果,预报快速增强的频次、增强的最大速度更接近实况。分析表明,海温参数化方案使海气温差增大,在短时间内对大气、海洋之间的热量输送和交换有明显影响,海洋向大气输送的感热通量和台风内核区的潜热通量加强使内核更暖湿、气压负倾向增大,是预报效果改进的主要原因。