中国台湾岛东岸贴岸北行台风特征分析

借助中国气象局上海台风研究所的西北太平洋台风最佳路径数据集识别了1949—2014年间所有台湾岛东岸贴岸北行的台风,并利用1987年以来台湾地面自动气象观测站的日降水数据,分析贴岸北行台风影响期间台湾岛日均降水量及日极端降水分布,比较贴岸北行台风与非贴岸北行台风影响下台湾岛的降水特征差异。此外,综合分析台风最佳路径数据及NCEP/NCAR的2.5°×2.5°再分析数据,确定所有台风开始侵袭台湾时期的位置、移动特征、大气环流状况,建立四个可能与台风出现贴岸北行路径相关的影响因子。结果表明,贴岸北行台风虽然出现频率不高,66年间仅出现6例,但这些贴岸北行台风出现的时间恰与副高的季节性移动有关系。在贴岸北行台风影响下,台湾山脉东侧及西北麓的日降水均值和极值都较大。当某个台风的位置因子、移向因子、副高因子及涡度因子四项影响因子的限定条件都满足时,则该台风很可能会在台湾岛东岸贴岸北行。

近年来引发青岛暴雨的台风特征分析

采用FNL(NCEP/NCAR)全球1°×1°再分析格点资料和实况观测资料,选取2001—2008年引发青岛暴雨的6个登陆台风个例,从源地、路径、结构、强度及其环境场作用等方面分析其特征,并与未引发青岛暴雨的登陆台风特征进行了合成对比分析。结果表明:台风登陆我国福建或浙江后继续北上至30°N以北时,会引发青岛暴雨;台风东移入海,再次登陆山东半岛且登陆点离青岛越近,引发的暴雨越强、范围越广;台风影响青岛时,已处于生命史中的衰亡阶段,但高层暖心结构仍较明显,强度仍会维持一段时间;台风登陆后沿着南北向块状副高边缘的引导气流方向移动,且高空有冷槽与台风低压结合,会引发青岛全区性的暴雨、大暴雨天气。

台风特征参数对灾害链概率计算的影响分析

为精准预测台风特征参数对灾害链内各灾害的影响概率,从台风灾害链的构建入手,运用非平衡样本处理算法,结合事故树理论,构建台风灾害链概率计算模型,采用深度学习算法对不同灾害之间的影响进行加权,利用关系矩阵得出不同灾害之间的影响概率,并由计算模型得出具体灾害出现的概率。结果表明:台风特征参数的变化会带来灾害链中原生灾害以及次生灾害计算概率值的变化;台风风力等级越高,对原生灾害概率的影响往往越大于对次级灾害概率的影响;台风轨迹变化主要影响灾害出现的种类,计算结果显示,台风路径越朝向内陆地区则灾害出现的种类就越多;台风叠加数量的增多会显著增加模型计算灾害概率的迭代步数。

2018—2020年西北太平洋台风特征及其对福州市臭氧浓度的影响

利用2018—2020年西北太平洋海域生成的台风资料和福州市5个国控环境空气自动监测站点臭氧数据,研究台风特征及其与福州市臭氧浓度的关系。结果表明,①2018年和2019年台风数量高于2020年,其中夏季台风数量最多,8月台风数量最多。②台风路径分为a类(南海型),b类(闽浙沪苏登陆型),c类(朝鲜半岛和日本登陆型),d类(太平洋远大陆型)。a、c和d路径台风主要发生在夏秋季,b路径台风只在夏季生成。③台风登陆或近大陆带来风雨清除臭氧,处于台风外围区易受到下沉气流的影响,引起臭氧高值,两种影响可能先后协同出现。④台风对臭氧浓度影响程度与台风路径、强度以及台风中心和福州距离相关。a、b路径台风一般不易造成臭氧污染,c路径台风多易引起臭氧高值。

东海沿岸台风及风暴潮灾害特征及成因

基于东海沿岸4个验潮站的风场、潮位观测资料以及Unisys Weather的312次台风路径观测资料,对东海沿岸台风的路径、发生频率以及风暴潮增水特征进行系统分析。结果表明:西北行台风占台风总数的96%,造成的灾害约占灾害总数的80%;风暴潮灾害的第一显著周期为5 a,同时具有与厄尔尼诺现象相关的11 a显著周期;东海潮位有逐年增加的趋势,平均3 cm/a,最大达5 cm/a;台风期间主要为东风和南北风向,这种风向使得水体向岸或者沿岸输运,在一定程度上增加了增水的程度。

基于大数据的影响浙江海堤安全的台风相关特征分析

由于海洋环境不断变化,台风等海洋灾害日趋严重。影响浙江海堤的台风每年也不断增多,海堤防灾任务愈加繁重,原先高标准建设的海堤已经不适应新的海洋防灾要求。为了有利于预判台风对浙江海堤造成影响的趋势,本文在大数据背景下采用数据聚类分析、相似匹配、统计描述等方法分析研究建国以来影响浙江的台风,并从年际月际变化、源地、路径、狂风、暴雨、风暴潮等方面分析台风特征。研究表明:台风年际发生频次增大,特别是强度越来越强;近海生成并登陆的台风速度快,威胁大;台风易在湾口,地形低洼处登陆,这些地区海堤损毁严重;瓯江口至鳌江口一带出现台风暴雨概率较大,容易形成洪涝灾害;发生强风暴潮时温州超警戒潮位站数最多,海堤最易出险。

双雷达反演台风外围强带状回波风场结构特征研究

利用移动新一代天气雷达(CINRAD/CCJ)和长乐新一代天气雷达(CINRAD/SA)基数据,采用地球坐标系下的双雷达三维风场反演技术,重点分析了2007年8月18日凌晨超强台风"圣帕"外围强带状回波的风场特征。结果表明,带状回波具有以下特征:(1)强盛阶段,每个强回波中心在前进方向的右侧或右后侧对应于强东偏北风速中心(强风核),其中最强回波中心前侧还存在弱风速中心。这样的水平风场结构从低层一直保持到中层,使得强回波区对应于水平辐合和正涡度区,产生明显的上升运动,有助于对流的发展和维持。强盛阶段云体快速移动。相对于移动的云体来说,前侧及后侧中低层气流均指向强回波,在强回波区及后侧水平辐合形成上升气流,最大上升速度出现在强回波中心与北侧强风核之间。同时在强回波上空高层出现辐散,气流主要向后流出。(2)减弱阶段,较强回波中心或其北侧对应于弱风速中心,回波中心出现负涡度区。云体移速变慢。相对于移动的云体来说,偏东气流穿过云体。回波区气流辐合较弱,明显的上升区出现在中层较强回波近台风中心一侧。(3)强风核可以将位于带状回波前进方向后侧的处于减弱阶段螺旋云带的动量和水汽向带状回波发展区输送,因此,强风核结构很可能是带状回波快速发展的主要原因。

热带气旋特征与特大台风灾害分析

通过对台风特大气象灾害史料分析,总结台风大灾的发生气候规律和引发特大气象灾害的台风内部结构特点、外部环境条件、台风生成的地点以及移速、移径、登陆等特征,加强对大灾台风的认识。

庐山台风暴雨环境背景与云型特征分析

使用近10年来登陆台风对庐山降水影响的历史资料进行了分析,结果表明:(1)影响庐山降水的台风移动路径主要为中路;其它登陆台风,中心位置低于北纬25°N或高于北纬30°N,对庐山的影响都很小。(2)500 hPa平均场以上和500 hPa平均场以下,天气系统的特定配置易引发庐山台风暴雨。(3)庐山地形对台风降水的增幅作用十分明显。(4)台风影响庐山主要有3种云型:分别表明台风3个不同阶段的云型特征。

2016年西北太平洋台风活动特征和预报难点分析

利用历史台风最佳路径资料、2016年台风最佳路径实况和中央气象台台风路径强度实时预报资料,以及ECMWF数值预报和集合预报产品,对2016年西北太平洋台风活动的主要特征和预报难点进行了分析,结果表明:1—6月的淡季空台风和盛夏秋季多台风现象均与2016年赤道海温由厄尔尼诺向拉尼娜转换有关;长时效路径预报误差有时异常偏大,可能与集合预报产品的发散度很大有关,但是如果能够掌握数值天气预报对大尺度天气系统预报的系统性偏差,也可以做出精度更高的预报;24h强度预报误差超过了5m·s-1,这种现象在过去十多年的业务预报中并不多见,个别最大误差竟达20~26m·s-1。强度预报的大误差与强度预报中没有定量产品可供参考有关,定性地分析台风强度变化规律对于提高强度预报作用很小,所以急需建立和发展定量和精细化的强度预报方法。

2017年西北太平洋台风活动特征和预报难点分析

利用历史台风最佳路径、中央气象台台风路径强度实时预报,以及ECMWF数值预报和NCEP海温实况等资料,对2017年西北太平洋台风活动的主要特征和预报难点进行了分析,结果表明:2017年台风生成具有源地偏西、南海台风偏多和台风群发特征明显等特征;台风活动具有年度活跃程度低、台风极值强度偏弱和超强台风异常偏少等特征;台风登陆具有登陆台风个数多、登陆地点偏南、登陆强度偏弱等特征。对2017年度的预报误差进行分析,结果显示:24、48、72、96和120 h台风路径预报误差分别为74、137、233、318、428 km,各时效误差均较2016年有所增加;但与日本、美国相比,除120 h外,中国路径预报水平依然处于领先地位。24、48、72、96和120 h台风强度误差分别为3.6、5.4、6.6、7.4和6.8 m·s^-1,较2016年有所减小,24 h误差为历史最低值。强度预报水平居于日本、美国之间。另外,2017年最主要的预报难点是双台风或多台风之间复杂的相互作用和近海快速加强台风的强度预报。

2018年西北太平洋台风活动特征和预报难点分析

利用1949—2018年中国气象局台风最佳路径、2018年中央气象台的台风路径强度实时预报、ECMWF数值预报以及NCEP逐日高分辨率海温RTG_SST(0.083°×0.083°)等资料,对2018年西北太平洋台风活动的主要特征和预报难点进行了分析。结果表明:2018年台风生成频数偏多,生成源地偏东,南海台风活跃;生成时间集中,盛夏台风异常偏多,台风群发性强,双台风或多台风共存活动频次偏多;台风生命史长,累积气旋能量偏高,超强台风偏多,但整体强度偏弱,较弱台风异常偏多;台风登陆频数和频次偏多,登陆地段偏北,且登陆台风强度明显偏弱。中央气象台24~120 h台风路径预报误差分别为72、124、179、262和388 km,各时效误差较2017年均有减少,特别是长时效路径预报误差明显减少;24~120 h台风强度预报误差分别为3.7、5.1、5.5、6.6和7.1 m·s^(-1)。由于双台风或多台风之间的相互作用、“鞍型场”等造成路径预报难度大以及多台风之间复杂水汽输送、近海台风强度变化不确定性大等原因,造成强度预报难度大。若采用更多观测资料、进行更深入的台风机理研究以及研发更有效的台风客观预报技术将是突破这些难点的有效途径。

2020年西北太平洋台风活动特征和预报难点分析

利用1949—2019年中国气象局台风最佳路径资料、2020年中央气象台的台风路径和强度实时预报资料、欧洲中期预报中心的ERA-Interim逐6 h再分析资料(水平分辨率为0.25°×0.25°),以及NCEP RTG_SST海温分析产品等,对2020年西北太平洋台风活动的主要特征和预报难点进行了分析。结果表明:2020年度,台风生成和登陆个数偏少、强度偏弱;台风生成源地偏西;台风活动的阶段性、群发性特征突出和近海快速加强特征明显。对2020年度的预报误差进行分析,结果显示:24、48、72、96、120 h台风路径预报误差分别为70、117、169、222、276 km,各时效误差均较2019年有所减少;24、48、72、96、120 h台风强度预报误差分别为3.9、5.1、5.5、6.2和6.3 m·s^(-1),较2019年也明显减小,24 h误差连续4年小于4.0 m·s^(-1)。另外,2020年度最主要的台风预报难点在于,一是近海快速加强台风的强度预报,二是北上台风登陆后的陆上强度维持。

2019年西北太平洋台风活动特征和预报难点分析

2019年在西北太平洋及南海共生成台风29个,比多年同期平均偏多2个,其中6个台风登陆我国,比多年平均偏少1个;台风整体强度偏弱,但全年最强台风夏浪极值强度达到68 m·s^(-1)(17级以上);登陆台风整体强度偏弱,但“利奇马”登陆强度强(52 m·s^(-1),超强台风级)、影响重;秋季台风生成数较常年明显偏多,尤其是11月生成台风数达到6个。2019年中央气象台台风路径预报平均误差与近5年(2014—2018年)的平均误差相比,在24~72 h的预报误差有所增大,而96~120 h的预报误差则明显减小,尤其是120 h的预报准确率创新高。与日、美官方预报相比,中国在24 h和96~120 h的预报水平处于领先地位,在48~72 h的预报误差比日本略高,但低于美国,与EC确定性模式相当。

1409号和1415号台风风暴潮预报的数值研究

分析了1409"威马逊"和1415"海鸥"台风特点及风暴潮、潮位情况。给定较准确的台风特征参数并利用ADCIRC模式对两次台风风暴潮进行数值模拟,各站模拟与实测吻合良好,选取海南岛北部铺前湾作为重点岸段,利用秀英站的风暴潮模拟及北港岛灾后调查推断铺前湾口(P1)、湾顶(P2)输出点的风暴潮模拟值可信度高。对于环流范围较小的超强台风1409"威马逊",P1和P2的模拟最大增水明显高于秀英站,而P2又明显高于P1;对于环流范围较大的台风1415"海鸥",P1、P2的模拟最大增水与秀英站无显著差别。因此,台风特征的预报判断将是风暴潮预报的重要因素。

台风条件下南海海域超长重现期波高推算的研究

本文利用中国气象局—上海台风研究所(CMA-STI)时间跨度为68a的热带气旋最佳路径数据集,针对在中国南海受台风影响的站点,选择主要的台风特征要素并分别进行拟合,得到各自的概率密度函数,并建立各个台风特征要素的联合概率模型,利用蒙特卡罗模拟结合参数化台风风浪模型推算出台风条件下的超长重现期(超越概率小于等于10-3)波高。将该方法所得的结果与传统方法的计算结果进行比较,结果表明对于较短重现期(超越概率大于等于10-2)波高的推算,联合概率法与传统方法得到的结果较为接近;而对于超长重现期波高的推算,基于联合概率的模拟法不受风浪观测样本数量限制,所得结果有较小的变异系数,证明了该方法在数据集时间跨度较短时,在推算超长重现期波高方面相比于传统计算方法结果更为可靠。在观测数据较为缺乏的南海海域,基于联合概率的模拟法是一种推算重现期波高的有效手段。

1980—2015年间北部湾海域热带气旋的变化及特征分析

由于地理特征独特,北部湾地区常年遭受热带气旋的影响。热带气旋引起的波浪灾害和风暴潮灾害对广西沿海经济、生活造成了巨大影响。本文采用中国气象局热带气旋最佳路径数据集,研究了1980—2015年间进入北部湾的热带气旋的变化及特征,对北部湾海域内热带气旋的频数、强度、持续时长、功耗指数等年际趋势变化进行分析。结果表明:1980—2015年,北部湾地区热带气旋的频数、持续时长呈波动减小趋势,其强度呈波动增加趋势,整体上功率耗散系数(Power Dissipation Index,PDI)的正效应大于负效应。本研究为北部湾地区的海洋防灾减灾提供了相关科学依据。

近30 a影响皖北东部降水的台风环流场研究

分析1981—2014年7—9月影响皖北东部地区的台风特征,统计不同台风路径和降雨量之间的关系,研究不同路径下皖北东部出现暴雨的环流场特征,结果表明:(1)西北行、陆面转向、海面转向和其他类路径的台风都可以影响皖北东部,并产生降水。其中产生降水个例最多的台风路径为陆面转向类,次多为西北行类。(2)台风影响时无降水、非暴雨和暴雨3类降水个例的500 hPa平均环流场对比分析表明:当有台风影响皖北东部时,配合西风槽或副高阻挡更有利于产生强降水。(3)西北行类台风暴雨的环流场特征是华北到河套存在西南-东北走向高压带阻挡使台风停滞少动;海面转向类台风暴雨环流场特征是河套东部存在低槽与台风相互作用;陆面转向类台风暴雨环流场可以分为3类:贝湖两槽一脊型、贝湖单槽型和副热带高压阻挡型。

海上风力发电机组抗台风概念设计

为提出适合我国国情的抗台风设计方法,首先给出了台风极值风速大、非平稳性强、风向变化快、与巨浪同步等基本特征,分析了海上风力发电机组在台风作用下常见的失效模式,其中以整体倾覆、塔筒失效、叶片破坏居多。在此基础上,探索了抗台风设计的基本理念,认为抗台风设计应避免颠覆性破坏,并力争实现基于可靠度的抗台风设计。进一步地,提出了相应的抗台风举措,其中引入振动控制技术、采用钢筋混凝土塔筒等措施效果较为理想,可为我国海上风力发电机组抗台风设计提供参考。