基于中小尺度模式与神经网络的登陆台风极值风速特性研究

针对传统工程经验模型无法准确反映台风登陆过程中风场随时空发展的变异性和复杂性问题,以2019年登陆我国浙江省的超强台风“利奇马”为研究对象,基于WRF-LES中小尺度模式对其登陆全过程进行了高精度风场模拟,研究了台风影响区域极值风速时空特性,建立了预测登陆台风极值风速和发生时刻的BP神经网络模型。研究表明：WRF-LES中小尺度模式能有效模拟登陆台风风场;“台风中心影响区域”极值风速整体上高于“台风外围影响区域”,且极值风速基本出现在前眼壁影响阶段;不同区域的极值风速随台风登陆过程呈减小趋势,海上及大部分沿海、陆地区域在台风登陆前产生极值风速,而内陆区域在台风登陆前后均有可能产生极值风速;同时,构建的BP神经网络模型对台风中心、外围影响区域的极值风速预测误差分别为2.31%和2.33%,极值风速发生时刻预测误差分别为13.45%和16.32%。     

浙江省水路交通系统台风灾害脆弱性分析

从自然灾害恢复能力、基础设施脆弱性、水路交通经济脆弱性以及搜救能力4个方面分析了水路交通系统台风灾害脆弱性的影响因子,并选取航道密度、单位通航面积货运量、大风、降水以及搜救力量等影响因子,利用层次分析法构建了水路交通系统台风灾害性脆弱性模型。利用该模型对浙江省水路交通系统台风灾害脆弱性进行了分析。结果表明:宁波市水路交通系统台风灾害脆弱性最强,杭-嘉-湖以及台州市的脆弱性为中等,衢州市脆弱性最低;宁波市水路交通基础设施的脆弱性为全省最强。评估结果对于水路交通相关部门减少台风灾害脆弱性以及部署防灾减灾力量有指导意义。     

“5·12”汶川地震次生山地灾害链（网）的初步研究

“5·12”汶川地震直接引发和间接诱发了大量的次生山地灾害。无论从灾害的种类、数量和规模等方面还是从灾害对人类所处的“自然-社会-经济”复杂系统的影响程度来看,由本次汶川地震诱发的次生山地灾害均属国内外罕见。同时,由于各类次生灾害之间相互激发、相互转化,形成了以“崩-滑-灾”、“崩-滑-湖-灾”、“崩-滑-流-灾”为主要表现形式的灾害链和灾害网。根据上述地震次生山地灾害链（网）的表现形式、发育成灾特点、成因分析等方面展开论述,描述了上述3条主要灾害链的发育成灾过程,总结出了上述地震次生山地灾害链的4条发育成灾规律,并从自然因素和人为因素等方面简要分析了本次汶川地震次生山地灾害链网的发育成因。     

影响安徽的台风分析

文章简述了台风的形成、结构和台风等级的划分,重点分析了明显影响安徽的台风的类型、发生的季节规律和年际变化,介绍了典型台风暴雨灾害,指出了台风对安徽的影响是利大于弊.     

基于微博数据的台风“山竹”舆情演化时空分析

将情感分析模型、动态演化模型、话题聚类模型、网络社团模型结合地理可视化技术应用到台风的灾害评估中。将微博情绪与台风灾害联系起来,从情感值与讨论热度两个角度入手,根据台风“山竹”相关话题的25 798条微博数据,完整的展示本次事件网络舆情的演化过程,通过隐含狄利克雷分布(latent dirichlet allocation, LDA)主题模型挖掘用户关注话题,发现台风登陆事件与湖南收费站事件对公众情绪的消极影响;抽取台风“山竹”相关微博中蕴含的地理位置信息,建立广东省21个城市的网络社团模型,检验用户情绪、城市词频、用户位置、网络节点活跃度等指标探测受灾城市的能力;根据广东省38个气象站点的24 h最大降雨数据进行空间插值。降水主要集中在广东南部地区,阳江市发生特大暴雨,引发了严重的洪涝灾害,其情绪值也是最低的。     

基于微博数据的台风"山竹"舆情演化时空分析

将情感分析模型、动态演化模型、话题聚类模型、网络社团模型结合地理可视化技术应用到台风的灾害评估中。将微博情绪与台风灾害联系起来,从情感值与讨论热度两个角度入手,根据台风“山竹”相关话题的25 798条微博数据,完整的展示本次事件网络舆情的演化过程,通过隐含狄利克雷分布(latent dirichlet allocation, LDA)主题模型挖掘用户关注话题,发现台风登陆事件与湖南收费站事件对公众情绪的消极影响;抽取台风“山竹”相关微博中蕴含的地理位置信息,建立广东省21个城市的网络社团模型,检验用户情绪、城市词频、用户位置、网络节点活跃度等指标探测受灾城市的能力;根据广东省38个气象站点的24 h最大降雨数据进行空间插值。降水主要集中在广东南部地区,阳江市发生特大暴雨,引发了严重的洪涝灾害,其情绪值也是最低的。     

台州市中心城区台风洪涝灾害分析及防台对策

特殊的地理位置和气候条件决定了台州是台风洪涝灾害的多发地区。台风中心气压,移动路径,登陆地点是形成不同程度台州市台风灾害的客观因素,而强风、暴雨、风暴潮灾害是造成台州中心城区台风灾害的重要原因。针对这些特点,应加快防台防洪基础设施建设,进一步完善各类非工程措施,建设加强防台风险管理工作,并不断提高群众抗灾自救能力,使防汛工作进一步规范化、法制化。     

绍兴台风综合数据管理系统建设与应用

我国是世界上受台风影响最频繁的地区之一.西北太平洋热带气旋通常给沿海地区带来强烈的暴雨、狂风和风暴潮灾害,进入内陆后造成局部特大暴雨及洪涝灾害,对台风的监测预警是防汛工作的重要内容.因此,台风信息的分析与实时获取、台风信息综合管理在防台中的应用及研究在未来的防御自然灾害的非工程措施中将占越来越重的位置.     

考虑大气环境影响的台风极值风速研究

随着全球环境的不断变化，台风的发生也有着较大的影响.为了考虑大气环境对台风极值风速的影响，以起点模型、路径模型和强度模型构成台风模型，该模型的三个组成部分是由研究点的相对海平面温度、绝对涡度、250 hPa和850 hPa垂直风切以及600 hPa相对湿度等大气环境所决定.首先，详细阐述起点模型、路径模型和强度模型的理论基础；然后，以香港为研究点，进行了台风关键参数相关性分析和不同重现期下的台风极值风速预测，并将研究结果与历史数据计算结果进行对比.研究结果发现：本模型的模拟结果与历史观测数据结果有着较好吻合度，表明此模型的可靠度；模拟结果略大于历史观测数据表明，在全球变暖的大环境下，台风极值风速较以往略有提高.     

台风强度变化最快时涡度的解析解

利用旋转坐标系中的基本方程推导得到动能方程,通过动能的局地变化率定义刻画台风强度变化率的能量泛函,对泛函作变分得到Euler-Lagrange方程.分析方程可知,当台风强度变化率达到最大时,摩擦力、气压梯度力、重力和动能梯度满足四力平衡关系.因此,这四个力确定的向量可以作为台风强度的预报因子,更准确地确定台风系统强度变化率达到最大的时间点.进一步通过风场变分分解提取到有旋场中的最大涡旋,得到台风强度变化最快时涡度和流场的解析解,对研究台风发展过程中速度的变化趋势和台风的空间结构具有实用价值,为台风路径和强度预报提供了一定的理论指引.     

防台风水泥趸船

浙江台州久元船舶修造厂研制成功防台风水泥趸船．其工作原理是．将趸船的每个隔离舱安装一扇蝴蝶阀门,台风来临前,通过蜗轮与蜗杆相啮合的机械传动装置．打开趸船一侧的几扇蝴蝶阀门,让海水自动进入趸船船舱．趸船随之自动沉没．台风过后,待潮水低潮时，沉没的趸船就会搁置在滩涂上。此时，趸船舱内的水会自动通过几扇蝴蝶阀门流出去．待趸船舱内的水向外流光后再关闭所有蝴蝶阀门。涨潮时,趸船内各舱的储备浮力可满足趸船自动上浮．从而达到抗台风、防台风的目的。     

低层房屋和地基基础在台风荷载作用下的分析与试验研究

本文通过对浙江沿海低层民居受台风灾害的实地调查研究、模型试验和理论分析三个方面全面地分析了这类民居在台风荷载作用下的力学性能与破坏机理。为使理论分析模型与实际工程相一致，采用了上部结构、基础和土介质系统的共同作用分析。考虑到墙体与基础同时受竖向荷载和水平风载的共同作用，采用了平板壳单元。在墙的交接处，为使变形协调采用了罚单元。土介质采用有限压缩层法，用ＦＯＲＴＲＡＮ７７编制了程序，可供工程设计应用。为保证这类民居的强度储备足以抵御由台风脉动风振引起的振动影响，文中对内力分析，结构布置与构造等均提出了相应措施，对工程实践具有一定的实用意义。     

台风作用下海面涡旋特征研究

针对台风过程中海面响应问题,以2012年强台风"玛娃"为例,利用NCEP风场再分析资料和HYCOM流场数据,绘制台风过程中大气风场及对应的海面流场图,分析在台风作用下,海洋涡旋生成、发展和消亡的特点,研究此过程中海面旋涡的中心位置、尺度范围、涡旋结构和涡旋强度等特征.结果表明,随着热带风暴增强为台风,海面涡旋尺度和强度逐渐增强,海面形成完整的气旋式结构,涡旋右侧流速较左侧大,海面涡旋中心位置落后于台风中心一定距离,而且海面涡旋为辐散型涡旋结构,表层水流由内向外流动.     

台风“天鹅”对“莫拉克”台风暴雨增幅影响的模拟分析

就2009年8月台风"天鹅"对"莫拉克"台风暴雨增幅的影响问题进行客观分析,并通过WRF数值模拟试验的方式进行研究探讨.利用NCEP/NCAR客观再分析资料分析发现"莫拉克"台风从"天鹅"台风环流中获取正涡度和水汽供应,有利于其台风强度的长期维持,是造成台湾地区超强降水的重要条件之一.进一步运用WRF数值模式对剔除"天鹅"台风的敏感性试验进行诊断分析,发现"天鹅"台风向"莫拉克"台风环流中有正涡度及水汽供应,与客观分析较为一致,最终估算出"莫拉克"台风在台湾地区南部造成的超强降水中有近三成来自于"天鹅"台风的动力和水汽贡献.     

沟谷灾害链演化模式与风险防控对策（特约稿）

沟谷灾害链是近期才引起学界关注的灾害类型,也是川藏铁路交通廊道建设和运营中面临的巨大挑战。本研究提出了沟谷灾害链的定义及组成要素,通过分析大量已发生沟谷灾害链事件,总结了沟谷灾害链的特性与类型、归纳出常见沟谷灾害链的演化模式、探讨了影响沟谷灾害链的关键物理过程,提出了沟谷灾害链的风险评估及防控对策新思路,取得了以下结论：1）沟谷灾害链由潜在孕灾体、原生灾害、次生灾害（系列）和承灾体构成,具有时间相接、空间相连、因果关联、链式演进的典型特性;根据原生灾害类型可将沟谷灾害链分为滑坡灾害链、泥石流灾害链和冰湖灾害链3个大类和11个小类,这些演化模式可以通过三个关键过程（崩塌/滑坡-碎屑流/泥石流、滑坡/泥石流堵江-堰塞湖、堰塞湖/冰湖溃决）组合得到;2）沟谷灾害链的形成包含两种模式,一是原生灾害体的物理力学性质在运动中发生改变而形成次生灾害,二是原生灾害改变次生灾害体的形成条件进而诱发次生灾害;3) 沟谷灾害链的风险评估要同时关注原生灾害的起动机制和次生灾害的链生机制,要强化潜在灾害链物源的准确识别,加强对灾种转化过程的科学认识,量化灾种转化机制和临界条件,构建灾害链全过程数值模拟评估方法,开展未来情景下沟谷灾害链的演进过程和风险评估;4）沟谷灾害链的防控研究在目前仍处于起步阶段,应在提高对沟谷灾害链科学认识的基础上,建立完善的沟谷灾害链早期识别、监测预警、模拟评估、应急处置、工程治理、应急避险和风险管理综合治理体系。     

浙江省千里标准海塘防台减灾效益分析

对浙江千里标准海塘工程的防台减灾效益做一测算,从分析浙江历年台风灾害特征入手,将台风灾害年景分为9个等级;通过"有无对比法",对照标准海塘建设前后相近台风灾害年景和相似台风损失情况,估算出1998-2005年浙江千里标准海塘工程所带来的防台减灾效益累计为279.14亿元.     

典型台风登陆过程平均风时距转换系数分析

为掌握中国东南沿海台风登陆过程近地面风速变化规律及影响因素,根据2005年浙江省东海塘观测塔和上海市芦潮港观测塔分别实测得到的2次典型强台风(麦莎(Matsa 0509)和卡努(Khanun 0515))登陆时段距地面10 m高度处的实时风速记录资料,计算了不同时距风速的转换系数及其概率分布.计算结果表明,风速时距转换系数服从广义极值分布,V3 s/V10 min服从极值Ⅱ型分布,V30 min/V10 min以及V1 h/V10 min服从极值Ⅲ型分布.分别处于台风远端和近端的两处观测塔的实测记录表明,A类场地下,在台风影响范围内,工程场地处台风气候条件下10 m高度处风速时距转换系数的取值及其概率分布基本保持稳定,基本不受台风路径、台风强度变化、观测点在台风风场中的相对位置以及台风登陆与否的影响.A类场地的台风气候条件下,采用基于概率统计的具有一定保证率的风速时距转换系数取值,能够为建筑结构抗风性能设计提供可靠保证.     

内陆良态风与沿海台风风特性实测对比研究

为了考察内陆良态风和沿海台风风速特性的不同,分别对武汉国际证劵大厦(总高331m)和广州利通广场大厦(总高303m)进行了建筑顶部风速现场实测。通过对典型风速的风速时程、湍流强度、阵风因子、风速功率谱、概率密度分布特性等方面的对比分析发现:内陆良态风风速波动情况表现为长周期小幅脉动,而沿海台风为短周期大幅脉动;内陆风湍流度和阵风因子与沿海台风基本一致;内陆风功率谱高频段能量相对偏低;沿海台风概率密度曲线与正态分布形状比较类似,但在均值附近密度曲线高而尖,峰度系数大于正态分布,而内陆风均值附近密度曲线则宽而低,峰度系数也大于正态分布。台风本身与良态风的风特性差别的原因与宏观地貌有很大关系。     

SWAN模式对西行台风所致台风浪的模拟分析

针对西行台风浪特征难以把握的问题,基于目前国际先进的第三代海浪模式SWAN(simulating waves nearshore),以具有高精度、较高时空分辨率的CCMP(cross-calibrated,multi-platform)风场为驱动场,模拟分析影响中国海域的一系列西行台风浪特征。结果表明:以CCMP风场作为SWAN模式的驱动场,对中国海的台风浪进行数值模拟是可行的,模拟的有效波高具有较高精度;从统计的几个西行台风来看,近台风中心波高的低值中心主要位于台风中心的南部或西南部;西行台风的台风浪大值区并不严格分布于危险半圆(第一、第四象限),西行台风浪的大浪区主要分布于第一、第二象限,大浪区与传统的危险半圆重叠区域主要为第一象限。本研究为提高对西行台风浪的预报能力提供理论基础。     

斯里兰卡近岸风暴潮模拟中风暴潮-潮汐相互作用特征分析:一个个例研究（英文）

利用三维普林斯顿海洋模型(POM)以及逐时水位观测数据,研究印度洋北部斯里兰卡北部海岸风暴潮-潮汐相互作用特征.选择了2008年的"Nisha"台风作为台风风暴潮个例进行研究,并进行了3个数值敏感性试验.经验证,该风暴潮模型可以很好地再现该台风期间研究区域内的潮汐和总海水水位.试验结果表明,沿斯里兰卡西北海岸的风暴潮-潮汐相互作用显著,其强度与台风的强度和轨迹相关.当TC在42 h达到较大强度时,可以得到风暴潮-潮汐相互作用导致的最大增水值TSI(0.6 m)和从印度洋外海向斯里兰卡西北部浅滩流入的最大相互作用流场.在TC强度较弱的第30小时,得到最大负TSI(-0.6 m)和向南流出西北部浅水区域的较弱的相互作用流场.在整个台风期间,强TSI都发生在斯里兰卡西北部海滩到对岸的印度洋近岸区域.