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影响中国近海的台风极值风速分析及台风“凤凰”数值模拟

李强  
【摘要】: 中国近海是热带气旋(tropical cyclone,简称TC)影响高频区,因此TC极值风速是海洋工程设计的重要参数之一。考虑到近海TC的非对称性特点,利用中国气象局1961-2007年TC中心气压和最大风速资料、1870-2003年英国哈得莱中心再分析资料和1978-2007年日本气象厅再分析资料,采用非对称台风风场模型,计算了1961-2007年中国近海0.5°×0.5°网格上每2小时TC风场,并用自动站观测资料与计算结果进行了比较;采用Poisson-Gumbel联合极值模型和Weibull极值模型,分别计算了中国近海20、30、50和100年一遇TC极值风速。 台湾海峡是受TC影响多的海域,而且TC登陆台湾岛之前都比较强,但通过TC极值风速的分析发现,福建中南部近海极值风速小于其两侧海域,这是因为台湾岛的存在改变了TC的路径和强度。为研究进入该海域TC路径和强度的模拟能力以及台湾岛对TC强度的影响特点,本文用WRF模式对0808号TC“凤凰”进行了真实地形下不同边界层方案(MYJ方案、YSU方案、MRF方案和无边界层方案)模拟和MYJ方案下的地形敏感试验,通过对TC极值风速和数值模拟结果的分析可以得出如下结论: (1)本文选用的非对称台风风场模型计算方便性强,计算风场符合近海台风的非对称特征,计算风速与实测风速比较一致; (2)中国近海TC极值风速的总的分布趋势是东海和黄海风速由北向南递增,北部湾、南海北部和巴士海峡以东由西向东递增; (3)近岸海域,浙江中南部到福建北部近海TC引起的大风最强,其次是海南东部沿海;福建中南部受台风影响略小于其两侧海域;杭州湾以北和北部湾最大风速较小; (4) MYJ方案模拟的强度变化比较合理且时效性较好,模拟的路径和两次登陆地点均接近实况; (5)台湾地形对“凤凰”强度的影响先于其登陆时间3个小时左右,且地形越高台风登陆前减弱程度越大;同时,台湾岛的存在会改变“凤凰”路径,且地形越高,“凤凰”路径发生偏折的时间越早; (6)台湾地形的存在使得“凤凰”动力场和热力场结构呈现非对称性,地形越高非对称性越明显,而且地形的存在会使最大潜热加热位置发生改变,从对流层中上层变为对流层低层,破坏了台风暖心结构,从而影响台风强度; (7)台湾地形的存在会诱生次级气旋式环流,且地形越高,次级气旋式环流越强,这种小尺度气旋式环流叠加到台风环流中会影响台风的结构和强度。


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