2203号台风“暹芭”近海近地层风工程参数特征分析

黄穗; 蔡彦枫; 潘冬冬

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2026.031

2203号台风“暹芭”近海近地层风工程参数特征分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.031

黄穗^{1, 2, ,},
蔡彦枫¹,
潘冬冬¹

1.
中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广东广州 510663
2.
南方电网科学研究院有限责任公司，广东广州 510663

基金项目:

中国能建广东院科技项目 EV12151W

详细信息

通讯作者:
黄穗，男，广西壮族自治区人，工程师，主要从事风资源评估、台风及电力工程防灾研究。E-mail: huangsui130@csg.cn

中图分类号: P444
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出版历程
- 收稿日期: 2024-06-17
- 修回日期: 2025-12-01
- 网络出版日期: 2026-07-10
- 刊出日期: 2026-06-20

Wind Characteristics of Typhoon Chaba in Marine Near-ground Boundary Layer

1.
China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co., Ltd., Guangzhou 510663, China
2.
CSG Electric Power Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510663, China

摘要

摘要: 利用2203号台风“暹芭”影响期间广东省阳江市海上漂浮式激光雷达的观测数据，将台风过境过程划分为外围大风区、眼墙区和眼区，并对各区域的垂直风切变、阵风系数和湍流强度等关键风工程参数进行统计分析，拟为海上工程抗风设计提供参考。研究表明，幂定律较好地拟合了台风影响期间200 m高度内的垂直风剖面，整体风切变指数为0.114。风切变指数在眼区最小，在眼墙区较大，局部甚至出现超IEC极端风速模型推荐值的现象。阵风系数在100 m以下随高度增加而减小，而在120 m高度的台风眼区出现突然增大现象。各高度层的阵风系数在全风速段分布均比较集中，强风阵风系数分布集中在平均值的±10%区间，并随高度增加而呈对数函数递减趋势。湍流强度总体上随高度增加而减小，最大值出现在眼墙区和眼区，整体处在IEC C类标准以下。
- 台风“暹芭” /
- 风切变 /
- 阵风系数 /
- 湍流强度
Abstract: Using the observation data from an offshore floating LiDAR system in Yangjiang, Guangdong Province, during the impact of Typhoon Chaba (2203), this study divides the typhoon passage into the outer gale region, eyewall region, and eye region, and conducts a statistical analysis on key wind engineering parameters including vertical wind shear, gust factor, and turbulence intensity, aiming to provide a reference for the wind-resistant design of offshore engineering. The results show that the power law effectively fits the vertical wind profile within 200 m during the typhoon impact, with an overall wind shear exponent of 0.114. The wind shear exponent is the smallest within the eye region and larger in the eyewall region, locally even exceeding the recommended values of the IEC extreme wind speed model. The residuals of the logarithmic law fit to the wind speed are smaller than the power law, and the overall fit is closer to the observation. The gust factor decreases with increasing height below 100 m, while it may suddenly increase at a height of 120 m within the typhoon eye region. The gust factors at all height levels are highly concentrated in the whole wind speed range. Specifically, the strong wind gust factor are concentrated in the ± 10% interval of the average value and decrease with increasing height, showing a logarithmic function relationship. The turbulence intensity generally decreases with increasing height, with the maximum values occurring in the typhoon eyewall and eye regions, which remains predominantly below IEC Class C standard.
- Typhoon Chaba (2203) /
- wind shear /
- gust factor /
- turbulence intensity

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图 1 2203号台风“暹芭”最佳路径与海上漂浮式激光雷达位置关系图

审图号GS（2024）0650号。

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图 2 2203号台风“暹芭”7月2日08时地面气压（等值线，单位：hPa）和10 m水平风场（风矢，单位：m·s^-1）分布(a)；云顶亮温分布图(b)

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图 3 2203号台风“暹芭”实测数据与分区判别示意图

蓝色、紫红、绿色和橙色线分别表示100 m高度风速、3.7 m高度压强、100 m高度风向以及3.7 m高度气温。

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图 4 2203号台风“暹芭”影响期间风切变指数的时间变化图

黑色点线表示全过程的风切变指数值和变化，红色点表示台风眼墙区风切变指数值。

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图 5 2203号台风“暹芭”各区风速样本和风切变指数（a）幂定律、（b）对数律拟合图

蓝、橙、绿、红、紫、灰色标记分别表示台风前外围区、前眼墙区、眼区、后眼墙区、后外围区、全过程的样本，下同。

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图 6 2203号台风“暹芭”影响期间阵风系数和风速的时间变化图

蓝色圆点表示风速样本，黑色实线表示阵风系数变化，灰色水平虚线表示阵风系数平均值。

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图 7 2203号台风“暹芭”各区阵风系数随高度变化图

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图 8 2203号台风“暹芭”不同高度阵风系数和风速大小关系图

黑色实线表示平均值，橙色虚线表示平均值浮动10%。

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图 9 2203号台风“暹芭”影响期间湍流强度和阵风系数的时间变化图

黑色实线表示湍流强度变化，橙色实线表示阵风系数变化。

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图 10 2203号台风“暹芭”各区湍流强度随高度变化图

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图 11 2203号台风“暹芭”不同高度湍流强度和风速大小关系图

蓝色圆点表示湍流强度样本，橙、红、紫、棕色实线分别表示IEC A+、A、B、C类标准。

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图 12 2203号台风“暹芭”不同高度湍流强度和阵风系数关系图

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表 1 激光雷达测风情况

类型	站名	风速、风向测量高度/m	测风仪器	测风时段	数据完整率/%	水深/m
海上漂浮式激光雷达	Lidar	13/41/60/80/100/120/130/140/160/180/200	英国ZephIR-ZX300M	2022.1—2022.12	98.90	40

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表 2 2203号台风“暹芭”各区风切变指数拟合结果

分区	前外围区(OR-Front)	前眼墙区(EW-Front)	眼区(Eye)	后眼墙区(EW-Rear)	后外围区(OR-Rear)	全过程(All)
风切变指数	0.096	0.104	0.082	0.122	0.164	0.114
拟合标准差	0.004 3	0.002 5	0.005 8	0.003 4	0.009 9	0.003 7

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表 3 2203号台风“暹芭”各区对数律风廓线参数拟合结果

分区	前外围区(OR-Front)	前眼墙区(EW-Front)	眼区(Eye)	后眼墙区(EW-Rear)	后外围区(OR-Rear)	全过程(All)
摩擦速度u_*/(m·s^-1)	0.504	1.001	0.543	1.046	0.987	0.838
粗糙长度z₀/m	0.001 8	0.003 6	0.000 2	0.015 8	0.136 4	0.008 8

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表 4 2203号台风“暹芭”各区风速拟合残差对比

	前外围区(OR-Front)/(m·s^-1)		前眼墙区(EW-Front)/(m·s^-1)		眼区(Eye)/(m·s^-1)		后眼墙区(EW-Rear)/(m·s^-1)		后外围区(OR-Rear)/(m·s^-1)		全过程(All)/(m·s^-1)
	幂定律	对数律	幂定律	对数律	幂定律	对数律	幂定律	对数律	幂定律	对数律	幂定律	对数律
13	0.00	0.25	0.00	0.35	0.00	-0.30	0.00	0.44	0.00	0.77	0.00	0.37
41	-0.20	-0.07	-0.26	-0.15	0.53	0.12	-0.38	-0.23	-0.78	-0.36	-0.32	-0.16
60	-0.32	-0.19	-0.32	-0.21	0.68	0.26	-0.42	-0.28	-0.95	-0.53	-0.40	-0.25
80	-0.34	-0.20	-0.39	-0.27	0.65	0.23	-0.46	-0.29	-0.96	-0.51	-0.43	-0.26
100	-0.34	-0.18	-0.38	-0.23	0.54	0.13	-0.44	-0.24	-0.96	-0.45	-0.43	-0.23
120	-0.28	-0.10	-0.31	-0.13	0.45	0.05	-0.41	-0.16	-0.84	-0.28	-0.37	-0.14
130	-0.24	-0.05	-0.26	-0.06	0.45	0.06	-0.37	-0.10	-0.71	-0.12	-0.31	-0.07
140	-0.22	-0.03	-0.25	-0.03	0.41	0.03	-0.30	0.00	-0.68	-0.06	-0.29	-0.02
160	-0.14	0.07	-0.17	0.09	0.30	-0.07	-0.20	0.14	-0.44	0.25	-0.19	0.11
180	-0.04	0.19	-0.06	0.24	0.20	-0.16	-0.11	0.28	-0.21	0.54	-0.07	0.26
200	0.06	0.31	0.06	0.40	0.01	-0.33	0.02	0.46	-0.04	0.77	0.04	0.40
100~200平均	-0.17	0.03	-0.20	0.04	0.33	-0.04	-0.26	0.05	-0.56	0.09	-0.23	0.04
注：加粗体表示幂定律风速拟合残差（实测-拟合）优于对数律。残差小于0表示拟合风速大于实测风速。

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表 5 2203号台风“暹芭”强风条件（8级）下不同高度的阵风系数

高度/m	阵风系数	高度/m	阵风系数	高度/m	阵风系数
13	1.250	100	1.158	160	1.142
41	1.210	120	1.153	180	1.136
60	1.191	130	1.146	200	1.134
80	1.178	140	1.142	/	/

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表 6 2203号台风“暹芭”湍流强度和阵风系数待定参数在不同高度的拟合结果

参考文献	文献k₁	文献k₂	2203号台风“暹芭”统计
参考文献	文献k₁	文献k₂	高度/m	k₁	k₂	高度/m	k₁	k₂	高度/m	k₁	k₂
Ishizki (1983)	0.50	1.00	13	0.68	1.06	100	0.49	0.94	160	0.40	0.87
Choi (1983)	0.62	1.27	41	0.55	0.97	120	0.38	0.85	180	0.59	1.00
Cao (2009)	0.50	1.15	60	0.63	1.02	130	0.48	0.93	200	0.54	0.97
Yao (2019)	0.57	1.00	80	0.61	1.00	140	0.51	0.96	-	-	-

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