摘要：台风灾害严重影响我国东南沿海地区,通过开展台风数值模拟和极值风速预测,可精细化评估我国东南沿海城市和近海海域的台风危险性。采用基于随机森林模型的全路径台风模拟方法,对西北太平洋台风开展数值模拟,利用历史台风观测数据验证了该方法的可靠性与适用性。结合三维空间参数化台风风场模型,估算9个我国东南沿海城市不同重现期下的台风极值风速,发现广义极值分布(Ⅲ型)能更好地描述台风极值风速统计特征。将各城市的台风设计风速估算结果与GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》中的推荐值及已有研究进行了比较,验证了台风模拟结果的可靠性,并发现低纬度城市的台风设计风速尚未超过规范中的推荐值,而高纬度城市的台风设计风速则略高于规范中的推荐值。基于台风全路径模拟和极值风速估算结果完成了我国东南沿海地区台风设计风速的区划图绘制,直观地反映了我国台湾岛及台湾东部海域的台风危险性最大,浙江东部、福建南部至广东一带以及海南岛南部等地区也面临较大的台风风险。

摘要：针对台风利奇马(1909),分析中国气象局南海台风模式(CMA-TRAMS)和欧洲中期天气预报中心高分辨率模式(HRES)对台风快速增强的业务预报情况,并基于CMA-TRAMS,从水平分辨率、初始场和边界条件、物理参数化方案等角度设计并开展数值敏感性试验。CMA-TRAMS和HRES对“利奇马”增强具有一定预报能力,但对快速增强的速度预报明显低于实况,均不能满足24 h和12 h快速增强标准,可达到6 h快速增强标准。CMA-TRAMS采用3 km分辨率对“利奇马”移动路径和强度变化的预报效果优于9 km分辨率,但未改进快速增强预报效果;采用3 km嵌套9 km的方案,模式对台风快速增强的预报效果明显提升。采用MRF边界层参数化方案对台风路径、强度、快速增强的预报效果总体优于YSU方案。海温参数化结合32层垂直分辨率的初始场和边界条件的方案明显提高了快速增强预报效果,预报快速增强的频次、增强的最大速度更接近实况。分析表明,海温参数化方案使海气温差增大,在短时间内对大气、海洋之间的热量输送和交换有明显影响,海洋向大气输送的感热通量和台风内核区的潜热通量加强使内核更暖湿、气压负倾向增大,是预报效果改进的主要原因。

摘要：为了探讨不同模式扰动方案对台风区域集合预报的影响,本文以2021年18号台风“圆规”为例,基于WRF模式,采用了多物理过程参数化方法(MP)、随机变化参数扰动方法(SPP)和物理倾向随机扰动(SPPT)三种不同的方法,设计了EXP1(MP)、EXP2(SPP+SPPT)和EXP3(MP+SPP+SPPT)三组敏感性试验进行了比较研究。结果表明:三组区域集合预报试验都能较好地模拟台风路径和台风增强的过程,其中EXP3试验效果最好,EXP3试验的路径偏差值为三组集合预报试验最小的,其平均值为52.8 km,而控制试验CTRL(无模式扰动)、EXP1和EXP2的平均值分别为61.8、54.4和65.7 km;三组集合预报试验的扰动能量值基本都大于控制试验CTRL,且EXP3的扰动能量发展最快,扰动能量值基本为最大的;三组集合预报试验的Brier评分相较于控制试验CTRL有所改善,且EXP3的Brier评分值为三组集合预报试验改善最大的,EXP1和EXP2相对于CTRL试验的改善率为45%和48.76%,而EXP3能达到70%,EXP2与EXP1的预报效果相当,EXP3相较于EXP1和EXP2预报效果有所改善,其相对于EXP1和EXP2的改善率达到57.5%和40%。

摘要：台风登陆时,常诱发狂风、巨浪、风暴潮等自然灾害,威胁跨海大桥的安全。开展台风登陆期间跨海大桥风-浪-流多灾害作用随机振动分析对桥梁结构设计及安全运营有重要作用。首先,介绍台风登陆期间的风-浪-流多灾害数值模拟技术,利用台风混合风场模型驱动SWAN+ADCIRC波流耦合模型实现桥址海域台风期间的风、浪、潮、流模拟。然后,总结了风、浪、潮、流荷载的计算方法,其中风荷载采用了台风风谱,波浪荷载考虑台风波浪谱及各墩非一致激励。以某跨海公铁两用大桥为例,基于台风“艾利”期间的环境参数模拟结果,并借助有限元软件ANSYS开展跨海大桥多灾害作用振动分析。研究结果表明,长期响应的统计特征可利用每次10 min的30次短期随机时程分析结果均值作为代表值,桥梁短期动力响应极值服从广义极值分布;考虑风向、波向变化对桥梁随机振动分析结果影响显著。

摘要：现有台风灾害链研究大多采用高维对称Copula模型建立多个致灾因子的联合分布,对致灾因子之间非线性、非对称的复杂关联结构探究不足。文章以浙江岛屿城市舟山为例,通过C-VineCopula函数刻画当地台风灾害链“风-雨-潮”之间的复杂依赖关系,利用1979—2018年逐日的最大持续风速、累积降雨量以及最大风暴增水数据估算三者的联合概率分布以及重现期。研究表明:1)风速与降雨量在常规数值区间(非极端情况)具有较强的相关性,最佳联合分布为Frank Copula;风速与风暴增水具有上尾依赖的特征,最佳联合分布为Gumbel Copula;2)降雨量分布在风速条件下显示2处峰值,风暴增水分布在风速条件下近似于均匀,两者之间的最佳联合分布为Gumbel Copula;3)以单变量100 a重现期为例,风速-降雨量与风速-风暴增水组合事件的二维联合重现期分别缩短至29和30 a,而风速-降雨量-风暴增水组合事件的三维联合重现期缩短至17 a。综上,C-VineCopula函数能准确有效地刻画台风灾害链“风-雨-潮”之间的复杂依赖关系,深化对于台风灾害链内在作用机制的理解,为台风灾害风险管理和工程设计提供科学支持。

摘要：为评估柱式隔离开关在台风过程中的结构失效风险,考虑了风场和材料抗力的随机性,建立了隔离开关结构随机可靠性高效求解模型。首先,基于功率谱密度模型,考虑了地面粗糙度、平均风速和分界波数的随机性,给出了台风的随机场模型;其次,利用Abaqus有限元分析软件,建立了隔离开关结构的三维结构力学分析模型。同时,基于概率密度演化(Probability Density Evolution Model,PDEM)理论,给出了结构目标变量的概率密度函数计算方法;最后,采用Matlab-Abaqus进行联合模拟分析计算,实现了隔离开关结构可靠性的高效求解。结果表明,隔离开关绝缘支柱底部的极限应力为结构控制参数,风场和材料抗力的随机性对结构易损性曲线影响显著,设计过程中应控制材料抗力层次的随机性。

摘要：有一次台风来袭,学生放假回家。复课后的一天,我一早走进教室,眼前忽然一亮。教室的窗台上,有着一盆小小的花!那是一盆极为普通的草花,枝条纤细,柔软地垂挂下来,略显凌乱。形似马齿苋的叶片细小单薄,稀疏地缀在枝条上。只有一两朵花儿,每朵五六片花瓣,是娇艳的玫红色。这盆小花静静地待在窗口,素净的教室因它而分外亮丽温馨。

摘要：近些年台风带来的强降雨与洪水灾害给沿海城市造成严重的经济损失和人员伤亡,极端降雨环境多数是在台风作用下产生的,且极值降雨强度是城市防洪排涝、排水规划和工程设计的雨量计算依据。为更加合理准确地预测极值降雨,文章引入热带气旋降雨(tropical cyclone rainfall,TCR)模型,利用蒙特卡罗(Monte Carlo)技术模拟香港地区的极值降雨强度。对比相关规范与历史数据,该方法能较好地预测极值降雨强度,为后续台风降雨灾害危险性分析和排水工程建设研究提供一定的参考。

摘要：目前规范中对台风影响区建筑物的抗风设计采用类比非气旋风场的方式来进行,然而大量实测结果表明台风剖面与非气旋风场风剖面存在较大差异,风剖面的影响因素和变化规律目前仍不明确。为清晰地了解台风的剖面特征及其规律,基于多个台风的实测剖面数据,以下垫面类型、台风结构分区和风速大小三类控制指标对数据进行分类,对各个类别的风剖面数据进行对比分析。研究表明:台风剖面中的近地急流层与下垫面类型、台风结构分区和风速均有关,即A、B类场地、较大风速和台风后眼壁区更易出现近地急流层;台风风剖面的梯度风高度与下垫面类型和平均风速存在着一定关系,A、B类场地的梯度风高度由台风中心向外呈增大趋势,C类场地下的梯度风高度从台风中心向外呈先减小后增大趋势。

摘要：为解决我国沿海典型强/台风混合风气候地区仅依赖实测样本难以准确估计不同风气候极值风速的问题,提出同时考虑台风与非台风的极值风速估计方法.对于非台风气候,利用最优概率密度分布拟合年极值风速样本,并考虑因有限样本和概率模型选择产生的不确定性,获取非台风极值风速区间,其中广义极值(GEV)分布与皮尔逊Ⅲ型(P3)分布估计不确定性约为3~8 m/s.对于台风气候,采用随机路径数值模拟方法,结合三维台风风场模型直接估计10 m高度、基准高度处的极值风速.由此将非台风和台风作为独立事件,采用两者极值风速曲线外包络作为推荐的极值风速设计曲线,并与现行规范进行比较.结果表明,以区间作为取值依据,可保证规范风速普遍低于上包络风速2~5 m/s,临近区间均值,落于区间内,提供了更全面的风速取值方法.