[发明专利]一种轴非对称台风风场模拟的方法

说明书

本发明一种轴非对称台风风场模拟的方法，其方法包括步骤：S1、获取台风活动特征、台风登陆前后气压场及风场特征；S2、根据台风登陆前后气压场及风场特征、现有的台风风场模型和所获取的台风关键参数信息计算出台风最大风速；S3、进行近岸台风轴非对称气压场模式化，建立沿高度解析的台风轴非对称气压场三维模型；S4、基于所建立的轴非对称气压场模型对现有台风风场模型进行改进，得到能更好反应实际情况的近岸台风轴非对称风场模型。本发明通过实测研究、理论分析与数值模拟相结合的研究方法对影响我国东南沿海的近岸及登陆台风的轴非对称气压场进行系统研究，建立台风轴非对称气压场模型，更好地反应台风近岸及登陆后气压场的分布特征。

技术领域

本发明涉及风工程技术领域，尤其涉及一种轴非对称台风风场模拟的方法。

背景技术

台风是产生于热带海洋面上的一种强烈的热带气旋，极具破坏力。台风登陆时，容易在沿海地区引起狂风、暴雨、风暴潮等自然灾害。因此，能够合理的评估台风以及登陆台风的自然结构特征，是台风易发区域高层建筑结构抗风设计、风暴潮预测以及对台风灾害性评估的前提与基础。

现有的台风风场模型均建立在台风轴对称气压场模型基础之上，即认为台风气压场等值线呈同心圆形式分布。然而已有研究表明台风气压场在近岸以及登陆过程中表现出明显的轴非对称性。基于多座国家级气象站点实测得到的多个台风登陆前后若干条逐时气压场(以无量纲形式给出)的径向分布图及采用现有轴对称模型对逐时实测数据拟合的结果，可知采用轴对称模型所得出的气压场结果与真实情况存在明显差异。

因此，台风数值预报中由于采用对称气压场模型而导致预报误差，将导致其对台风风场的预测必然存在误差，进而给抗台风实践活动带来较大的不确定性影响。现有研究结果表明，风场模拟结果中70％的不确定性，与热带气旋气压场两大关键参数即最大风速半径和Holland-B的取值有关。基于上述研究，有理由认为上述差异很可能与气压场轴非对称分布特征相关。

发明内容

为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供一种轴非对称台风风场模拟的方法，通过实测研究、理论分析与数值模拟相结合的方法对近岸及登陆台风的轴非对称气压场进行系统研究，建立适用于工程应用的台风轴非对称气压场模型及以此为基础的台风风场模型，并对台风风场进行后验模拟分析，验证所提模型的有效性。

本发明采用以下技术方案来实现：一种轴非对称台风风场模拟的方法，包括以下步骤：

S1、根据西北太平洋热带气旋气象资料，以及实测数据及后验数据模拟资料，获取台风活动特征、台风登陆前后气压场及风场特征，利用气压场模型对后验数据模拟资料进行拟合，获得台风关键参数信息；

S2、根据台风登陆前后气压场及风场特征、台风风场模型和所获取的台风关键参数信息计算出台风最大风速，并将计算结果与实测数据、气象部门发布的台风强度后验值比对，得出基于轴对称气压场模型的台风风场模型的模拟精度；

S3、进行近岸台风轴非对称气压场模式化，提出以共焦点椭圆族为气压场等值线分布形式的二维平面模型，确定二维平面模型中长轴方向θ_c与海岸线走向、台风平移速度的量化关系，建立椭圆族各离心率e与台风气压值的函数关系f(e)，结合沿高度解析的台风轴对称气压场模型，建立沿高度解析的台风轴非对称气压场三维模型；

S4、基于所建立的台风轴非对称气压场三维模型对台风风场模型进行改进，得到近岸台风轴非对称风场模型。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明基于近20年沿海台风实测数据及经后验得到的台风资料，对台风不同阶段气压场及风场特征，特别是对包含最大风速半径和Holland-B等在内的关键参数进行对比研究，揭示台风登陆前后内部结构及特征的差异。