热带气旋致灾危险性及系统能量当量研究

热带气旋是威胁我国海上及海岸带的自然灾害之一,是由多种致灾因子造成的。长期以来,热带气旋单致灾因子研究已十分成熟,但多致灾因子综合研究仍然不足。为研究热带气旋多致灾因子的危险性,本文提出了“热带海气涡旋系统(简称:系统)”及其“系统能量当量”的概念,提出了热带海气涡旋系统危险性指数的计算方法和“最显著危险”的概念。热带海气涡旋系统强调了热带气旋所在的大气系统及其下垫面的表层和上层海洋系统,包括了暴风、风暴降雨、风暴潮、风暴浪和风暴海流等多种致灾因子。在多致灾因子危险性研究中,少有从系统能量角度讨论的。毋庸置疑,系统的能量计算十分困难,本文提出了“系统能量当量”的概念及计算方法,以多因子、参数化表征系统强度。最后,本文采用1979-2018年影响我国的热带气旋数据,对系统能量当量进行计算,并开展概率分析和危险性分析。结果表明:(1)1979-2018年,系统能量当量取值在3.733×10^(6)~2.445×10^(7) J/m^(2)之间。其中,风暴浪对系统能量当量贡献最大,其次为暴风、风暴降雨和风暴海流。系统能量当量表现为先显著下降后显著上升,该趋势在1999年前后发生逆转;(2)Weibull分布为描述系统能量当量的最优概率分布;(3)对危险性指数分级,40年间热带海气涡旋系统危险性大部分处于中危险及以上等级。最显著危险对应的危险性指数为0.936,为高危险等级,其对应的系统能量当量及发生概率分别为1.273×10^(7) J/m^(2)和0.735×10-7;(4)与传统以Gumbel分布的重现期估计相比,热带海气涡旋系统最显著危险处于2年一遇至4年一遇的水平,更值得在防灾减灾中关注。本研究为开展热带气旋多致灾因子危险性研究提供新思路,研究结果也为区域防灾减灾提供科学参考。