基于全路径模型的台风极值风速预测

作     者：刘大伟 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄文锋

授予年度：2019年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：台风路径 数值模拟 台风关键参数 台风风场 极值风速 

摘      要：我国东南面环海且海岸线较长,受台风灾害影响较为严重,每年的台风登陆都会给沿海地区带来严重的生命财产损失。随着我国经济技术的快速发展,经济较为发达的沿海地区涌现出大量的大跨及超高层建筑,这些建筑对风荷载非常敏感,因此设计风速的确定对结构的设计有重要的影响。目前一些发达国家已经将台风危险性分析方法用于台风多发地区风荷载规范的制定,我国由于在该领域的研究起步较晚且缺乏足够较高质量的观测数据,因此还不曾有类似的规范为台风作用下东南沿海地区建筑工程风荷载的确定提供相应的参考。目前国内外研究者普遍采用Monte Carlo数值模拟方法进行台风极值风速的预测,该方法具有较大的局限性。随着全路径模拟方法的发展,基于全路径下的台风极值风速预测具有很高的研究意义和研究价值。本文首先根据西北太平洋地区台风的移动特征,建立了基于分类统计的台风全路径模型,利用该模型模拟大量的台风路径。然后根据模拟路径及台风强度模型计算台风的关键参数。之后将关键参数带入到台风风场模型中,计算研究点处的最大风速序列。最后根据最大风速序列并选择合理的台风极值风速概率分布模型推断研究城市不同重现期下的极值风速。本文通过多个角度对比了模拟路径与历史路径,结果表明基于分类统计的台风全路径模型具有较高的可靠性。通过与两个经验台风风场模型对比,线性台风风场模型具有相似的精度,且理论性更强。通过对比历史路径下的台风极值风速与模拟路径下的台风极值风速可知,两者的极值风速计算结果相差不大。