基于历史资料的热带气旋大风定点预报及检验

李辉; 李晴岚; 黄典; 张蕾; 李广鑫; 张立杰; 张莉; 杨悦新

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2019.059

基于历史资料的热带气旋大风定点预报及检验

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.059

李辉¹,
李晴岚^2, ,,
黄典^{2, 3},
张蕾¹,
李广鑫²,
张立杰¹,
张莉¹,
杨悦新¹

1.
深圳市气象局，广东深圳 518040
2.
中国科学院深圳先进技术研究院，广东深圳 518055
3.
国家超级计算深圳中心，广东深圳 518055

基金项目:

深圳市基础研究布局项目 JCYJ20170413164957461

深圳市公共技术平台建设项目 GGFW2017073114031767

详细信息

通讯作者:
李晴岚，女，研究员，博士，从事台风灾害预报，数值模式释用研究。E-mail: ql.li@siat.ac.cn

中图分类号: P445
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出版历程
- 收稿日期: 2019-01-01
- 修回日期: 2019-06-08
- 刊出日期: 2019-10-01

WIND GUST FORECAST AND EVALUATION FOR SPECIFIC LOCATIONS BASED ON HISTORICAL TROPICAL CYCLONE DATA

1.
Shenzhen Meteorological Bureau, Shenzhen 518040, China
2.
Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Shenzhen 518055, China
3.
National Supercomputing Center in Shenzhen, Shenzhen 508055, China

摘要

摘要: 热带气旋是沿海地区最具破坏力的自然灾害之一。研究近海热带气旋对深圳三个重点港湾码头站的定量阵风预报。在前人研究的基础上，除了考虑热带气旋强度、热带气旋相对于气象台站的距离、方位角等热带气旋特性因素外，进一步详细分析了热带气旋尺寸对热带气旋引发重点区域的定点阵风预报影响。研究使用2014年以前的港湾码头站在热带气旋影响期间的小时极大风观测记录与各热带气旋特性因素建立预报模型，用2015—2018年的14个近海热带气旋对港湾码头站的小时极大风影响来检验预报模型的实用性。结果发现在进一步考虑了热带气旋尺寸因素对热带气旋引发定点大风影响后，预报模型可以精准地预报重点区域的最大阵风值，其预报结果可为行业气象风险评估提供有价值的参考。
- 热带气旋 /
- 大风 /
- 定点预报 /
- 热带气旋尺寸
Abstract: Tropical Cyclone (TC) is one of the most destructive natural disasters for the coastal area. This study explored quantitative forecast of wind gust induced by TCs at three important port terminal stations in Shenzhen. Based on the previous research work, this study also considered the effect of TC size on the wind gusts observed at the port terminal stations, besides the consideration of factors including TC intensity, TC distance to the station, and TC azimuth relative to the station. Historical TC data and corresponding wind gust observations at the port terminal stations before 2014 were used for model setup, and the 14 TCs which had a shortest distance less than 300 km to Shenzhen or went through the third quadrant with a distance less than 400 km were used for model evaluation. Results show that after the consideration of the TC size, the forecasting model can precisely forecast the maximum wind gust induced by TCs at designated port area. Such forecasts can provide valuable references for the industrial meteorological risk assessment.
- tropical cyclone /
- wind gust /
- forecast for specific locations /
- TC size

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图 1 盐田港、妈湾港、蛇口码头的地形及位置图

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图 2 各级别热带气旋(第一行为SSTY，第二行为TY，第三行为STS，第四行为TS)自建站以来至2014年12月引发盐田港瞬时极大风的位置空间分布

第一列为大尺寸热带气旋，第二列为小尺寸热带气旋；黑点表示的是历史上的热带气旋实际位置。a.大SSTY；b.小SSTY；c.大TY；d.小TY；e.大STS；f.小STS；g.大TS；h.小TS。

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图 3 同图 2，但是对于妈湾港

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图 4 同图 2，但是对于蛇口码头

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图 5 2015年(a)、2016年(b)、2017年(c)、2018年(d)进入深圳近海700 km范围圈的TCs路径图

进入300 km范围或进行第三象限大风区范围的TCs以颜色线表达。

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图 6 SSTY(第一行)，TY(第二行)引发盐田港站瞬时极大风的位置空间分布图

第一列为大尺寸TCs，第二列为小尺寸TCs。a.大SSTY；b.小SSTY；c.大TY；d.小TY。

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表 1 各气象台站2014年12月31日以前有阵风记录的距离700 km范围的总TC样本数据及最后用于空间阵风分布绘图的各不同强度、不同尺寸类别的TC样本数

地点	总样本	大SSTY	小SSTY	大TY	小TY	大STS	小STS	大TS	小TS
盐田港YICT	4 535	23	42	77	95	89	93	153	156
妈湾港MWP	4 847	24	41	72	93	88	95	156	152
蛇口码头SFT	4 975	32	41	93	94	114	97	187	169

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表 2 14个进入300 km范围或进入第三象限大风区范围的TCs详细情况

TC	台站	时间/ 月-日-时	TC纬度/ °N	TC经度/ °E	TC 强度/ (m/s)	TC 气压/ hPa	TC 尺寸/ km	尺寸判断	距离 /km	方位角/ °	最大阵风观测/ (m/s)	最大阵风预测/ (m/s)	旧方法最大阵风预测/(m/s)
“莲花” 1510	YICT	7-9-18	22.9	114.7	20	985		小TS	56.58	49.49	16.1	12~15	12~18
	MWP	7-9-20	22.8	114.3	18	987		小TS	55.73	52.44	15.4	12~15	12~18
	SFT	7-9-19	22.8	114.5	18	987		小TS	70.32	59.49	16.3	12~15	12~18
“彩虹” 1522	YICT	10-4-10	20.7	111.2	50	940	200	小SSTY	380.21	237.42	25.9	24~27	24~30
	MWP	10-3-21	19.5	113.2	38	965	260	小TY	340.18	191.90	15.0	18~21	18~24
	SFT	10-4-11	20.9	111.0	50	940	200	小SSTY	348.12	240.24	15.9	15~18	18~21
“妮妲” 1604	YICT	8-2-06	22.6	114.0	33	975	260	小TY	28.94	276.67	28.8	30~33	30~33
	MWP	8-2-04	22.5	114.5	40	965	300	大TY	64.82	89.39	22.5	24~27	24~30
	SFT	8-2-09	22.9	113.5	28	985	260	大STS	62.78	318.14	27.3	24~27	21~27
“海马” 1622	YICT	10-2-13	22.8	115.1	42	960	0	小TY	87.92	72.93	27.0	24~27	21~27
	MWP	10-21-12	22.5	115.4	42	960	350	大TY	157.28	89.50	20.9	21~24	12~15
	SFT	10-21-12	22.5	115.4	42	960	350	大TY	153.19	88.88	21.9	18~21	6~12
“苗柏” 1702	YICT	6-12-23	22.5	114.5	23	990	60	小TS	23.90	108.97	24.6	15~21	15~18
	MWP	6-13-01	22.7	114.5	23	990	0	小TS	68.67	70.49	16.7	15~21	15~18
	SFT	6-12-23	22.5	114.5	23	990	60	小TS	60.76	87.79	15.2	9~15	9~12
“洛克” 1707	YICT	7-23-11	22.6	114.1	18	998	0	小TS	18.78	280.27	19.4	18~21	18~21
	MWP	7-23-11	22.6	114.1	18	998	0	小TS	26.44	63.75	10.8	9~15	18~21
	SFT	7-23-11	22.6	114.1	18	998	0	小TS	23.72	55.74	10.1	9~15	15~18
“天鸽” 1713	YICT	8-23-13	22	113.2	45	950	280	小SSTY	127.92	240.51	27.9	27~33	40.2±3.0
	MWP	8-23-12	21.9	113.5	48	940	280	小SSTY	76.29	209.93	25.7	24~30	35.5±3.0
	SFT	8-23-13	22	113.2	45	950	280	小SSTY	90.41	233.95	31.7	24~30	28.8±3.0
“帕卡” 1714	YICT	8-27-08	21.7	113.6	33	978	250	小TY	119.43	216.03	29.7	30~33	30~36
	MWP	8-27-08	21.7	113.6	33	978	250	小TY	92.64	197.46	22.4	21~27	27~30
	SFT	8-27-10	22.2	112.8	25	985	0	小STS	118.23	254.94	21.5	15~21	15~18
“玛娃” 1716	YICT	9-4-04	23.1	115.1	16	1000	0	TD	102.64	54.80	13.8	12~15	12~15
	MWP	9-3-19	22.6	116.2	25	990	200	小STS	239.66	86.76	12.3	9~15	12~15
	SFT	9-4-08	23.3	114.6	16	1 000	0	TD	115.43	37.69	12.4	9~12	12~15
“卡努” 1720	YICT	10-15-13	20.4	113.7	42	955	350	大SSTY	248.64	194.07	28.1	24~30	21~27
	MWP	10-15-09	20	114.5	40	960	350	大TY	285.02	166.62	16.9	15~21	15~18
	SFT	10-15-12	20.3	113.9	42	955	380	大SSTY	242.40	180.22	10.2	12~18	12~15
“艾云尼” 1804	YICT	6-8-03	22.3	112.0	20	992	0	小TS	236.24	263.14	22.0	15~21	18~24
	MWP	6-8-09	22.9	112.2	18	996	0	小TS	177.03	285.06	15.1	12~18	12~15
	SFT	6-8-09	22.9	112.2	18	996	0	小TS	181.43	285.24	10.8	9~15	12~15
“山竹” 1822	YICT	9-16-12	21.2	114.4	48	945	400	大SSTY	152.83	175.33	44.7	42.84±3.0	42.84±3.0
	MWP	9-16-14	21.5	113.5	48	950	400	大SSTY	116.99	199.05	31.3	35.5±3.0	35.5±3.0
	SFT	9-16-15	21.6	113.3	48	955	400	大SSTY	116.25	212.79	31.2	30.72±3.0	30.72±3.0
“百里嘉” 1823	YICT	9-12-19	20.9	113.6	23	992	120	小TS	198.53	200.85	13.5	12~15	15~21
	MWP	9-12-21	20.8	113.3	23	992	120	小TS	197.43	197.43	13.2	9~12	15~18
	SFT	9-12-14	20.9	114.5	23	992	120	小TS	185.99	160.72	9.8	9~12	12~15
“玉兔” 1826	YICT	11-1-22	20.6	116.2	28	982	500	大STS	330.08	142.62	15.8	9~12	3~9
	MWP	11-1-16	20.2	116.3	30	980	500	大STS	358.45	134.94	12.5	9~12	3~6
	SFT	11-1-16	20.2	116.3	30	980	500	大STS	354.37	135.23	7.2	6~9	6~9
注：表中所列为各TCs对三个港湾码头站引发最大阵风时所对应的时间，TC纬度，TC经度，TC强度，TC气压，TC尺寸，TC尺寸类型，TC与相应台站的距离，TC相对台站的方位角，以及各台站观测到的最大阵风(m/s)；最后第二列为根据图 2、图 3、图 4历史阵风空间分布图估算的三个港湾码头气象站的最大阵风值(m/s)；最后第一列为根据Li等^[9]方法估算的三个港湾码头气象站的最大阵风值(m/s)。

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