基于多致灾因子相似的热带气旋检索方法研究:以风暴潮-海浪灾害预评估为例

热带气旋引起的风暴潮-海浪灾害成灾频率高、致灾强度大,对我国沿海地区造成的人员和经济损失惨重。预评估阶段需要在灾前对研究区可能造成的损失等进行快速的综合判定。从历史热带气旋中检索出与目标热带气旋位置及各种致灾因子强度相似的热带气旋是快速、准确地预评估风暴潮-海浪灾害的重要方法。面向风暴潮-海浪灾害预评估,提出了一种基于多致灾因子的相似热带气旋检索方法。用于相似检索的致灾因子数据包括：从中国气象局西北太平洋热带气旋最佳路径数据集中提取并经处理得到的1949-2013年影响湛江市的112场热带气旋的路径中心点位置、中心气压、最大风速、最大风速半径及移动速度数据,112场热带气旋的模拟风场、风暴潮及海浪数据。首先,利用相似离度方法对热带气旋进行路径相似性检索；其次,利用最优相似系数方法计算中心气压、最大风速半径、最大风速、移动速度、风场、风暴潮及海浪强度指标的相似系数进行一次检索；然后,根据风场、风暴潮及海浪模拟数据的获取情况,分别基于路径-强度及风场-风暴潮-海浪综合相似性指标进行二次检索；最终给出历史热带气旋的综合相似排序。以2013年尤特热带气旋为例,利用上述方法检索了与其最为相似的5场历史热带气旋。该方法综合考虑了热带气旋路径及多种致灾因子的相似,兼顾了检索的速度及质量,是进行快速、准确的风暴潮-海浪灾害预评估的重要基础。

全球热带气旋破坏力的气候特征

利用国际热带气旋最佳路径资料集的历史热带气旋(TC)资料和Hadley中心海冰和海表温度资料集的海表温度(SST)数据,对能量耗散指数(PDI)、风破坏力评级指数(WDP)和风暴潮与波浪破坏力评级指数(SDP)进行统计,研究了1949—2019年近70 a来全球海域TC破坏力的时空变化特征。结果发现:全球各海区累积破坏力主要集中在夏秋季节,而北印度洋呈现双峰型分布,活跃在春末夏初和秋季;全球海域中,西太平洋TC累积破坏力最强,北印度洋最小。WDP和SDP平均评级比累积评级的活跃期长;TC频数少但破坏力大,或风破坏力小但风暴潮与波浪破坏力大的月份,容易造成预期之外的破坏。全球各海区PDI的年际变化表现出较为一致的线性增长,且具有明显的周期性变化;WDP和SDP年际变化缓慢,波动不大。除北印度洋,全球各海区PDI、WDP和SDP均与相应区域的平均SST存在较强的正相关关系,TC破坏力将随全球变暖的加剧而显著增大。