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热带气旋在陆地上重新加强的数值模拟

同济大学学报（自然科学版） 2016年第5期44卷 800-806页

作者：汤胜茗顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

以2006年1月澳大利亚北部地区热带气旋"NT2006"为例,以宾夕法尼亚州立大学和美国国家气象研究中心联合研制开发的中尺度模式(MM5)为基础,通过轴对称的观点对其登陆后的重新加强进行了数值模拟研究.结果表明,由于"NT2006"的高度不对称性,... 详细信息

以2006年1月澳大利亚北部地区热带气旋"NT2006"为例,以宾夕法尼亚州立大学和美国国家气象研究中心联合研制开发的中尺度模式(MM5)为基础,通过轴对称的观点对其登陆后的重新加强进行了数值模拟研究.结果表明,由于"NT2006"的高度不对称性,其"涡热塔"的融合并不呈现明显的轴对称化,因此采用Hendricks的"涡热塔"机制来解释其在陆地上重新加强的机理存在一定困难.通过基于方向平均的绝对角动量面分析,认为Smith的绝对角动量径向辐合机制能较成功地解释"NT2006"在陆地上重新加强和衰减的原因.

关键词：热带气旋陆地加强涡热塔绝对角动量

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运动学效应对登陆台风近地面风场模拟的影响

同济大学学报（自然科学版） 2020年第1期48卷 123-131页

作者：汤胜茗黄穗余晖顾明中国气象局上海台风研究所上海200030 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

以2016年超强台风"莫兰蒂"为例,采用天气研究与预报模型(WRF)耦合加利福利亚气象模型(CALMET)的方法,提出了适用于台风条件下的CALMET运动学效应改进方案(KETT)。结果表明,KETT方案可以成功消除CALMET原有运动学效应带来的风场模拟系统... 详细信息

以2016年超强台风"莫兰蒂"为例,采用天气研究与预报模型(WRF)耦合加利福利亚气象模型(CALMET)的方法,提出了适用于台风条件下的CALMET运动学效应改进方案(KETT)。结果表明,KETT方案可以成功消除CALMET原有运动学效应带来的风场模拟系统性误差,并且10 m高度风速和风向模拟误差比原有方案分别降低10.8%和5.4%。在石蛇山区域,与不采用运动学效应相比,KETT方案10 m高度风速和风向的模拟误差均降低12%以上,能够更准确地反映局地地形对台风近地面精细化风场的影响。

关键词：台风运动学效应风场复杂地形莫兰蒂

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台风过境风电场的CFD数值模拟方法研究

太阳能学报 2023年第9期44卷 390-396页

作者：张晓东李明新汤胜茗朱蓉华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 华北电力大学新能源学院北京102206 中国气象局上海台风研究所上海200032 国家气候中心北京100081

以台风烟花过境沿海陆上风电场期间,风电场内特别是风电机组位置的风速、风向和湍流强度的微尺度分布及其随时间的变化为研究对象,基于中尺度WRF模式的模拟结果建立CFD计算域的边界条件,建立台风大气边界层风速、风向廓线参数化模型,以... 详细信息

以台风烟花过境沿海陆上风电场期间,风电场内特别是风电机组位置的风速、风向和湍流强度的微尺度分布及其随时间的变化为研究对象,基于中尺度WRF模式的模拟结果建立CFD计算域的边界条件,建立台风大气边界层风速、风向廓线参数化模型,以及考虑中尺度热带气旋和台风边界层内卷效应的风场CFD计算模型。算例结果表明,所建立的台风大气边界层风场CFD计算模型可反映台风大气涡旋在风电场微尺度范围的流动特性,风电机组轮毂点的计算风速和实测的机舱风速符合较好,表明所研究的方法可进一步应用于台风影响地区风电场内风电机组台风风险的精细化评估,开展考虑台风风险的微观选址优化等。

关键词：热带气旋陆上风电场 CFD 大气边界层中微尺度耦合

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一次强下坡风爆发机制分析

气象学报 2024年第1期82卷 68-79页

作者：余静梅胡非汤胜茗中国气象局上海台风研究所上海200030 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029

应用地面观测站、ERA5再分析资料和高分辨率的WRF模式分析了一次美国博尔德(Boulder)的强下坡风事件,此次强下坡风暴爆发的机制是高空急流带断裂导致动量下传到背风坡山脚处。进一步分析表明,强下坡风的爆发与天气尺度系统高压脊过境及... 详细信息

应用地面观测站、ERA5再分析资料和高分辨率的WRF模式分析了一次美国博尔德(Boulder)的强下坡风事件,此次强下坡风暴爆发的机制是高空急流带断裂导致动量下传到背风坡山脚处。进一步分析表明,强下坡风的爆发与天气尺度系统高压脊过境及局地的背风坡重力波有关。在焚风的作用下,背风坡持续变暖导致重力波加强并转竖,侵蚀对流层顶的急流带,最终导致急流带断裂,高空动量下传至地面,强下坡风暴在背风坡爆发。

关键词：强下坡风地形重力波高空急流动量下传焚风

不同大气稳定度下台风“莫拉克”(2009)的近地风场特性

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空气动力学学报 2021年第4期39卷 117-128页

作者：李田田屈宏雅朱蓉李永平汤胜茗中国气象局上海台风研究所上海200030 同济大学上海200092 国家气候中心北京100081

为了探究台风影响期间不同大气稳定度条件对近地层风场特性的影响,基于2009年台风“莫拉克”移动路径上的三座测风塔测得的高频三维风速时程,分析了台风影响期间中性、稳定、不稳定三种大气层结状况的分布频率,以及不同稳定度条件下近... 详细信息

为了探究台风影响期间不同大气稳定度条件对近地层风场特性的影响,基于2009年台风“莫拉克”移动路径上的三座测风塔测得的高频三维风速时程,分析了台风影响期间中性、稳定、不稳定三种大气层结状况的分布频率,以及不同稳定度条件下近地层平均风场特性(平均风速和风向)和脉动风场特性(湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度和脉动风速谱)。研究结果表明,台风外围雨带区影响期间非中性层结发生概率约44%;在非中性层结影响下,平均风速出现频率最高的区间(10~12 m/s,14~16 m/s)不同于中性层结(12~14 m/s),且湍流强度最高频数分布较为集中(8%~10%);验证von-Karman谱描述不同大气稳定度下台风脉动风速谱的适用性,发现该经验谱对中性层结下的风速谱刻画较好,对非中性层结下的风速谱存在低频段高估、高频段低估谱能量的现象。进行工程结构抗风设计时,需注意非中性大气层结对风速、湍流强度、脉动风速谱等与结构风荷载确定密切相关的参数的影响。

关键词：台风大气稳定度风场特性边界层外场试验超声风速仪

上海快速更新同化数值预报系统(SMS-WARR)的近地面风速预报检验评估

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气象 2020年第12期46卷 1529-1542页

作者：薛文博余晖汤胜茗黄伟姜文东周象贤陆逸中国气象科学研究院北京100081 中国气象局上海台风研究所上海200030 国网浙江省电力有限公司杭州310007 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014

对上海快速更新同化数值预报系统(Shanghai Meteorological Service-WRF ADAS Rapid Refresh System,SMS-WARR)的10 m预报风速进行分级检验评估,在此基础上进一步研究了台风影响期间的风速预报误差特征,并探讨了误差的可能成因。结果表... 详细信息

对上海快速更新同化数值预报系统(Shanghai Meteorological Service-WRF ADAS Rapid Refresh System,SMS-WARR)的10 m预报风速进行分级检验评估,在此基础上进一步研究了台风影响期间的风速预报误差特征,并探讨了误差的可能成因。结果表明:SMS-WARR在各预报时效都存在对实测小于6级的风预报偏大,对6级及以上的风预报偏小的特点;随着预报时效的增长,小于6级风的预报评分降低,6级及以上风的评分增大;预报风速与实测风速在5%~90%分位数之间的分布呈明显的线性相关。在台风影响期间,SMS-WARR预报的强风区域与实际位置基本符合,但范围明显偏大,预报偏差大值区主要集中在预报强风区域。这些误差特征与模式冷、热启动方案的设置、模式对台风快速增强的预报能力较弱等有关。

关键词：风速预报检验台风

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不同台风降水强度下风廓线雷达适用性研究

热带气象学报 2021年第2期37卷 268-276页

作者：郭运汤胜茗王旭汤杰赵兵科张帅重庆交通大学山区桥梁与隧道工程国家重点实验室重庆400074 中国气象局上海台风研究所上海200030

以2019年8月在浙江舟山对1909号超强台风“利奇马”的移动观测试验为基础,利用同一地点释放的9次GPS探空气球,对比了风廓线雷达和多普勒激光测风雷达与GPS探空的吻合程度,并利用车载雨滴谱仪对风廓线雷达在不同台风降水强度下的适用性... 详细信息

以2019年8月在浙江舟山对1909号超强台风“利奇马”的移动观测试验为基础,利用同一地点释放的9次GPS探空气球,对比了风廓线雷达和多普勒激光测风雷达与GPS探空的吻合程度,并利用车载雨滴谱仪对风廓线雷达在不同台风降水强度下的适用性进行了研究。结果表明,在100~300 m高度范围内激光测风雷达观测风速比风廓线雷达更准确。由水平风速对比结果可知,风廓线雷达在3~4 km高度范围内偏差最小(3.59 m/s),相关性最高(0.86),而在1 km高度下偏差最大(6.39 m/s),相关性最低(0.54);在中雨及大雨条件下适用性最差,最大风速偏差约为18 m/s。由水平风向对比结果可知,风廓线雷达与GPS探空总体上吻合较好,相关系数均大于0.85,均方根偏差均小于11°。另外,降水强度对风廓线雷达的风向观测影响较小,风向偏差随降水强度的变化总体趋于平稳,基本分布在-20°~20°之间。

关键词：风廓线雷达激光测风雷达探空 “利奇马” 降水

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坡度对三维山丘风场特性及绕流机理分析

科学技术与工程 2022年第20期22卷 8691-8700页

作者：郑德乾包延芳李亮方平治马文勇汤胜茗河南工业大学土木工程学院郑州450001 中再巨灾风险管理股份有限公司重庆400023 中国气象局上海台风研究所上海200030 石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043

为研究坡度对山丘地形风场特性的影响,采用基于空间平均的大涡模拟(large eddy simulation, LES)方法进行了非定常绕流数值模拟研究。首先,通过与试验结果的对比,验证了模拟方法及参数的有效性;然后,研究了15°、21.8°、30°和45°4种... 详细信息

为研究坡度对山丘地形风场特性的影响,采用基于空间平均的大涡模拟(large eddy simulation, LES)方法进行了非定常绕流数值模拟研究。首先,通过与试验结果的对比,验证了模拟方法及参数的有效性;然后,研究了15°、21.8°、30°和45°4种坡度对山丘的近地绕流平均和脉动风速场的影响,着重从时均和瞬态流场角度进行了影响机理分析;最后,分析了坡度对地形加速效应的影响,并与不同国家规范结果进行了对比。结果表明:大涡模拟方法可以较有效地模拟不同坡度山丘的平均和脉动风速特性;不同坡度山丘迎风面处的平均和脉动风速场的变化规律基本一致,差异主要在山顶和背风面处。在山顶位置,随着坡度的增加,脉动风逐渐增大,以坡度30°为界,山顶处的流向平均风速呈现先减小后增大的趋势,背风面流动分离点逐渐向下游移动,引起涡旋中心位置逐渐向下游移动且远离山丘壁面。在背风面山腰近壁区,以坡度30°为界,当坡度较低时,随着坡度增大旋涡尺度不断增大,旋涡尾迹变宽,能量逐渐集中,流向平均风速逐渐减小,脉动风速逐渐增大;坡度大于该值时变化趋势则相反。不同坡度的地形加速效应趋势基本类似,主要差异在近壁区,结合各国规范本文给出了不同坡度地形加速效应的最大值曲线。

关键词：大涡模拟(LES) 三维山丘地形风场坡度流场机理

“双碳”目标下保障能源安全的气候风险评估关键技术研究现状与展望

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中国基础科学 2023年第2期25卷 10-18页

作者：朱蓉常蕊汤胜茗李永平张晓东国家气候中心北京100081 中国气象局上海台风研究所上海200032 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

为保障“双碳”目标下的能源安全,亟须开展风、光、水联合供电系统的能源波动特性与灾害风险评估研究,支撑国家能源战略规划、优化可再生能源配比和储能配置;开展月、季、年多时间尺度风、光、水联合供电系统的气候预测关键技术研究,为... 详细信息

为保障“双碳”目标下的能源安全,亟须开展风、光、水联合供电系统的能源波动特性与灾害风险评估研究,支撑国家能源战略规划、优化可再生能源配比和储能配置;开展月、季、年多时间尺度风、光、水联合供电系统的气候预测关键技术研究,为能源供应安全和电网稳定运行提供气候服务保障技术支撑;开展近海和深远海台风风险评估方法研究,为海上风电机组设计、海上风电项目建设和全生命周期运行维护等提供科学依据。

关键词：可再生能源电力供应波动性风、光、水能源极端匮乏气候事件台风灾害风险