南海近海台风近地层风场特性研究

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本文使用44座沿岸和海上测风塔计算得到台风影响期间,南海的湍流强度、阵风系数、风速垂直风切变,并利用Weibull分布、Fisher-Tippett(极值I型或龚贝尔)分布、P-III型分布,计算了香港横澜岛以及涠洲岛气象站50年一遇最大风速。通过对南海台风的分析,挑选了对南海海域具有代表性的台风“黑格比”和“杜鹃”进行数值模拟,使用实测资料对模拟结果进行了验证,利用数值模拟输出的结果分析了网格点台风影响期间风速时间序列、风速垂直廓线、10-100米风速-时间演变图。主要结论如下:  1.台风影响期间的湍流强度随着高度的升高而减小,台风中心及附近的湍流强度均大于台风外围的湍流强度,且都满足从海上到陆上湍流强度不断增大。  2.台风影响期间的阵风系数随着高度的升高而减小的。低层(10米和30米高度处),台风中心及附近的阵风系数大于台风外围的阵风系数。高层(50米和70米高度处),台风中心及附近的阵风系数小于于台风外围的阵风系数。从海上到陆上,阵风系数不断增大。  3.台风影响期间的近地层风速随着高度的升高而增大的,中心和外围海上的风切变指数小于陆上的风切变指数。  4.使用Weibull分布、Gumbel分布、P-III型分布分别计算香港横澜岛和涠洲岛气象站50年一遇最大风速,Weibull分布的计算结果最好,香港横澜岛50年一遇10min最大风速为47.1m/s,涠洲岛气象站50年一遇10分钟平均最大风速29.8m/s。  5.根据南海台风的路径、强度特点,选定分别代表阳江及湛江登陆类200814号台风黑格比和粤东、珠江口附近登陆类200315号台风杜鹃,采用WRF中尺度数值模式系统进行模拟试验。模拟的黑格比台风路径、结构、风速与实况基本吻合,模拟的杜鹃台风路径开始较实况偏北,登陆前移动路径与实况基本一致,模拟的台风结构、实测风速与实况基本吻合,可用于海上风电场极端风况分析。
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