影响中国近海的台风极值风速分析及台风“凤凰”数值模拟

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。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章：绪论

1.1研究目的和意义

1.2台风风场模型研究概况

1.3台湾地形对TC影响的数值模拟研究进展

1.4论文的结构和主要内容

第二章：影响中国近海的台风极值风速分析

2.1引言

2.2影响中国近海TC的基本特征

2.2.1资料和计算区域

2.2.2基本统计特征

2.3台风风场计算和分析

2.3.1非对称台风风场模型介绍

2.3.2计算结果分析比较

2.4台风影响下极值风速计算

2.4.1利用Poisson-Gumbel联合分布模型计算

2.4.2利用Weibull极值分布模型计算

2.5本章小结

第三章：模拟个例和数值模式简介

3.0引言

3.1登陆台湾岛的TC频数统计和个例选择

3.1.1登陆台湾岛的TC频数统计

3.1.2模拟个例选择

3.1.3台风“凤凰”(Fung-wong)概况

3.2数值模式简介

3.2.1 WRF模式简介

3.2.2 WRF主要模块及其功能

3.2.3 WRF模式和MM5模式比较

3.3本章小结

第四章：台湾岛对台风“凤凰”强度影响的数值模拟

4.0引言

4.1边界层方案试验

4.1.1资料

4.1.2试验参数设置

4.1.3试验方案设计

4.1.4模拟结果分析

4.2地形敏感性试验

4.2.1试验参数设置

4.2.2试验方案设计

4.2.3模拟结果分析

4.3本章小结

第五章：总结和展望

5.1总结

5.2特色和创新点

5.3存在的问题及展望

参考文献

致 谢

个人简历及发表的学术论文