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台风“浪卡”过程对海南岛臭氧污染的影响分析

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环境科学 2023年第5期44卷 2481-2491页

作者：符传博丹利佟金鹤徐文帅海南省气象科学研究所海口570203 中国科学院大气物理研究所东亚区域气候-环境重点实验室北京100029 海南省南海气象防灾减灾重点实验室海口570203 海南省环境科学研究院海口571126

为了探讨2016号台风“浪卡”对海南岛臭氧(O_(3))浓度的影响,选取了2020年10月10~14日海南岛逐时空气质量监测数据、气象要素数据、ERA5再分析资料和“葵花8号”红外亮温TBB产品,采用相关分析和后向轨迹模拟方法进行深入讨论.结果表明,1... 详细信息

为了探讨2016号台风“浪卡”对海南岛臭氧(O_(3))浓度的影响,选取了2020年10月10~14日海南岛逐时空气质量监测数据、气象要素数据、ERA5再分析资料和“葵花8号”红外亮温TBB产品,采用相关分析和后向轨迹模拟方法进行深入讨论.结果表明,10月11~13日台风过程期间均有市县O_(3)最大8 h滑动浓度平均值[ρ(O_(3)-8h)]超标,海南岛平均ρ(O_(3)-8h)峰值出现在10月12日,为130.15μg·m^(-3),共有4个市县O_(3)-8h浓度超标,其中临高县达到了全岛最高值,为198.44μg·m^(-3).台风过程期间海南岛小时O_(3)浓度与降水量、相对湿度和风速呈负相关关系,与气压和气温呈正相关关系,其中与降水量、气压和相对湿度的相关系数通过了99.9%的信度检验.我国东南部沿海省份是海南岛此次O_(3)污染的主要贡献源区.受西太平洋副热带高压(副高)内部的下沉气流和台风“浪卡”外围下沉气流共同影响,源区大气存在垂直混合作用,气象条件有利于大气光化学反应,并随着台风西北侧的东北气流输送至海南岛,致使海南岛O_(3)污染事件发生.还构建了台风“浪卡”影响下的海南岛O_(3)污染的天气概念模型,可供大气污染预测预警研究和环境管理部门污染联防联控参考.

关键词：臭氧(O_(3)) 台风气象条件概念模型海南

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台风下大跨度斜拉桥钢桥塔动力性能实测研究

中国公路学报 2023年第7期36卷 102-113页

作者：茅建校桂桂王浩聂佳豪宗海何祥平东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京211189 南京公路发展(集团)有限公司江苏南京210031

以南京大胜关长江公路大桥钢桥塔为对象,利用台风“温比亚”和“利奇马”途经桥址区时大桥结构健康监测系统的实测数据,探究了台风作用下大跨度斜拉桥超高钢桥塔动力性能的演变规律及其影响因素。首先,分析了台风期桥址区风速和温度的... 详细信息

以南京大胜关长江公路大桥钢桥塔为对象,利用台风“温比亚”和“利奇马”途经桥址区时大桥结构健康监测系统的实测数据,探究了台风作用下大跨度斜拉桥超高钢桥塔动力性能的演变规律及其影响因素。首先,分析了台风期桥址区风速和温度的变化特征,据此探究了环境因素影响下钢桥塔位移和加速度响应的演变规律。然后,采用随机减量法识别了钢桥塔的自振频率和阻尼比等模态参数,据此研究了台风期间实测环境因素对钢桥塔模态参数的影响。研究结果表明:在风速较小的情况下,钢桥塔加速度响应随温度升高而略有增加,这与温度增加导致的结构刚度降低有关;当平均风速大于10 m·s-1时,风速成为钢桥塔加速度响应变化的主导因素,纵桥向加速度响应随风速增加明显增大;台风期间钢桥塔横桥向自振频率与温度、加速度呈负相关,与平均风速成正相关;台风期间钢桥塔纵桥向阻尼比与风速的相关性较显著,阻尼比随着风速的增加而增加。研究结论可为类似钢桥塔的抗风设计与安全评估提供科学参考。

关键词：桥梁工程动力性能结构健康监测钢桥塔台风大跨度斜拉桥

台风边缘区风场特性及其作用下高耸桅杆结构风效应实测研究

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建筑结构学报 2023年第5期44卷 1-9页

作者：刘慕广王哲张春生乔磊余先锋谢壮宁张丽华南理工大学土木与交通学院广东广州510641 深圳市国家气候观象台广东深圳518040

以深圳356 m气象梯度塔记录的风速时程数据为基础,分析了台风“圆规”边缘区风场平均风速、湍流度及风谱特性,并进一步探讨了台风作用下梯度塔的风致响应特征。结果表明:台风边缘区域大风时段风剖面指数均值为0.243,高度40 m以下湍流强... 详细信息

以深圳356 m气象梯度塔记录的风速时程数据为基础,分析了台风“圆规”边缘区风场平均风速、湍流度及风谱特性,并进一步探讨了台风作用下梯度塔的风致响应特征。结果表明:台风边缘区域大风时段风剖面指数均值为0.243,高度40 m以下湍流强度介于GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》中C类与D类场地之间,高度320 m处湍流强度则接近C类场地的;von Karman谱与高度320 m处实测风谱吻合较好,但与低空实测谱存在一定差异;台风激励下梯度塔以横风向振动为主,且风振多模态参与特征明显,纤绳振动不可忽略;结构加速度响应幅值对梯度塔的模态频率和阻尼存在一定影响;结构x向和y向前三阶模态频率整体呈现随加速度响应增大而减小的趋势;阻尼比的识别结果较为离散,y向的前三阶和x向的一阶模态阻尼比随结构加速度响应增大而增大,而x向的二阶和三阶模态阻尼比则随响应增大呈减小的趋势。

关键词：桅杆台风边缘区风场现场实测风场特性风致响应

台风“玛莉亚”风场WRF模拟及最大风速半径的非对称特性

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工程力学 2022年第S1期39卷 389-396页

作者：钟茜魏凯沈忠辉遆子龙西南交通大学土木工程学院桥梁工程系四川成都610031 清华大学水利水电工程系北京100084

台风具有极强的破坏性,准确重现台风风场是保证台风影响区结构安全的关键。最大风速半径作为台风场计算的关键参数之一,研究其分布特性十分重要。以对我国产生严重影响的1808号超强台风“玛莉亚”为例,借助中尺度数值预报模式WRF,开展... 详细信息

台风具有极强的破坏性,准确重现台风风场是保证台风影响区结构安全的关键。最大风速半径作为台风场计算的关键参数之一,研究其分布特性十分重要。以对我国产生严重影响的1808号超强台风“玛莉亚”为例,借助中尺度数值预报模式WRF,开展了该台风期间风场的精细化模拟。为保证模拟风场的准确性,共设置了7种参数化方案组合进行对比。利用最优的模拟结果对风场的分布特点进行研究,分析了地形变化对台风结构的影响。搜索出台风各方向的最大风速半径,并引入工程中常用的Holland气压模型及参数风场中的梯度风速来说明最大风速半径非对称性的影响。研究表明:不同微物理方案对台风“玛莉亚”路径模拟的影响很小,但对海面最低气压有一定影响,采用Lin微物理方案、RRTM长波辐射方案、Dudhia短波辐射方案,模拟效果较好;台风“玛莉亚”期间风场受下垫面地形变化影响较大,当地形由海面转为陆地时,风速逐渐下降;最大风速半径具有较强非对称性,忽略其非对称性会影响径向气压和风速的分布。

关键词：台风 WRF模式最大风速半径非对称性参数风场

台风非平稳性对钢格构浮式基础海上风机动力响应影响研究

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工程力学 2022年第7期39卷 237-246页

作者：闫渤文朱恒立黄叙张浩王宇航周绪红杨佑发风工程及风资源利用重庆市重点实验室重庆大学土木工程学院重庆400045 加拿大多伦多大学土木与矿物工程系多伦多M5S 1A4

该文提出了一种用于海上风机的新型钢格构式浮式基础,研究了台风作用下新型钢格构式浮式基础的动力载荷和动力响应。根据美国可再生能源实验室的5 MW风电机组参数初步设计了一种新型的钢格构式浮式基础;采用Holland台风模型和超强台风... 详细信息

该文提出了一种用于海上风机的新型钢格构式浮式基础,研究了台风作用下新型钢格构式浮式基础的动力载荷和动力响应。根据美国可再生能源实验室的5 MW风电机组参数初步设计了一种新型的钢格构式浮式基础;采用Holland台风模型和超强台风“山竹”(1822)的实测数据,基于叶素动量理论、势流理论和Morison方程分析了台风-浪荷载联合作用下的浮式基础动力响应特性。结果表明:该文提出的钢格构式浮式基础的动力载荷和运动响应会受到台风作用的显著影响,强台风及台风过境工况下的响应显著大于稳态强风工况,并呈现出剧烈的非平稳性。浮式基础动力载荷和运动响应与环境风速变化的趋势一致,且当风向不断变化,将引起塔筒底部产生较大的扭矩,海上风机浮式基础产生较大的艏摇运动响应。证明了考虑台风作用对钢格构式浮式风机基础稳定性影响的必要性,为钢格构式浮式基础海上风机在台风作用下的安全评价提供了理论依据和分析方法。

关键词：台风钢格构式基础海上浮式风机耦合动力响应风浪联合作用

台风浪-潮-流相关性对桥梁群桩基础波流力的影响

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工程力学 2022年第S1期39卷 187-194页

作者：尚黛梦魏凯钟茜秦顺全西南交通大学土木工程学院桥梁工程系成都610031 中铁大桥勘测设计院有限公司武汉430034

台风是我国主要的灾害性天气系统之一,台风作用下桥址区会产生巨浪、强潮、急流,导致桥梁群桩基础承受巨大的波流力。极端环境下的海洋环境参数浪、潮、流会相互作用,而现有的设计规范中较少考虑浪-潮-流的相关性,从而导致设计的保守。... 详细信息

台风是我国主要的灾害性天气系统之一,台风作用下桥址区会产生巨浪、强潮、急流,导致桥梁群桩基础承受巨大的波流力。极端环境下的海洋环境参数浪、潮、流会相互作用,而现有的设计规范中较少考虑浪-潮-流的相关性,从而导致设计的保守。为研究台风浪-潮-流相关性对桥梁群桩基础波流力的影响,该文基于SWAN+ADICIRC耦合模型获取49条台风作用下浪-潮-流数据,采用三维嵌套Frank Copula模型得到浪-潮-流三维联合分布,建立100年重现期环境等值面,并采用势流理论与莫里森方程进行波流力计算。对不考虑浪-潮-流相关性与考虑浪-潮-流相关性计算得到的波流力进行对比分析。研究表明:考虑浪-潮-流相关性比不考虑浪-潮-流相关性计算得到的群桩基础波流力减小17.40%;波流力与有效波高、谱峰周期和流速呈现明显的正相关性,而对潮位的变化并不敏感;在考虑了浪、潮、流相关性后,水平剪力和基底弯矩对应的环境参数组合不再一致。

关键词：浪-潮-流相关性台风 Copula 联合概率跨海桥梁群桩基础波流力

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台风作用下输电线路风振系数及抗风性能研究

东北大学学报(自然科学版) 2022年第7期43卷 913-920页

作者：付兴杜文龙郑帅李宏男大连理工大学建设工程学部中国建筑第八工程局有限公司东北分公司沈阳建筑大学土木工程学院

为研究良态风与台风作用下的输电线路风振系数，以广东省国古线一铁塔为原型建立了有限元模型，采用谐波叠加法模拟了台风风场，并开展了动力分析.首先，对比了5种国内外设计规范的风振系数计算方法，发现各规范均未单独考虑台风的强脉... 详细信息

为研究良态风与台风作用下的输电线路风振系数，以广东省国古线一铁塔为原型建立了有限元模型，采用谐波叠加法模拟了台风风场，并开展了动力分析.首先，对比了5种国内外设计规范的风振系数计算方法，发现各规范均未单独考虑台风的强脉动特性；然后，基于惯性力法获取了铁塔风振系数并揭示了塔线耦联效应的影响.最后，利用生死单元法定量评估了两种风场下输电线路的抗风性能.结果表明：台风的高湍流特性导致顺风向风振系数大于良态风对应值；导线可增大铁塔横风向基频，并使铁塔振型由单塔的弯曲型变为塔线体系的弯剪型，塔线体系横担处风振系数大于单塔；湍流度从0.14提高至0.20,临界倒塌风荷载降低约11%.因此，台风多发地区的输电塔设计应适当提高湍流度取值，必要时还应考虑塔线耦联效应.

关键词：输电线路风振系数台风塔线耦联效应抗风性能评估

台风暴雨灾害下的110 kV线路倒塔与断线事故评估方法

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电力系统自动化 2022年第3期46卷 59-66页

作者：王增平相禹维王彤新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市102206

沿海地区台风暴雨灾害频发,极易引发输电线路倒塔、断线等事故。为此,针对110 kV输电线路提出一种同时考虑台风暴雨灾害下倒塔与断线事故的评估方法。首先,分别建立台风与暴雨荷载模型,刻画台风风场中任意位置的风雨荷载;其次,对110 kV... 详细信息

沿海地区台风暴雨灾害频发,极易引发输电线路倒塔、断线等事故。为此,针对110 kV输电线路提出一种同时考虑台风暴雨灾害下倒塔与断线事故的评估方法。首先,分别建立台风与暴雨荷载模型,刻画台风风场中任意位置的风雨荷载;其次,对110 kV线路不同的输电塔型分别建立有限元模型,考虑风雨荷载的相关性,分析风雨荷载下线路和铁塔的动力响应;接着,基于结构可靠性理论,推导倒塔、断线概率表达式,研究不同塔型、用途、风向角等因素对倒塔的机理影响,分析电网薄弱环节,评估台风暴雨灾害下110 kV线路倒塔与断线事故;最后,仿真采用中国某地区实际电力系统和真实台风数据,验证所提方法的适用性。

关键词：台风暴雨倒塔输电线路断线可靠性评估

台风中心区域亮温空间扰动特征研究及台风定位应用

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自然灾害学报 2023年第2期32卷 161-177页

作者：谢涛陈佳俊鄢俊洁南京信息工程大学遥感与测绘工程学院江苏南京210044 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟实验室山东青岛266000 北京华云星地通科技有限公司北京100081

台风是一种复杂且灾害性强的天气系统,实现对台风的快速、准确定位能够为台风路径预报和台风风险评估提供重要依据。目前对于有眼台风相关算法较为成熟且精度较高,但对于无眼台风定位算法精度不高。根据风应力散度,旋度与顺风方向海表... 详细信息

台风是一种复杂且灾害性强的天气系统,实现对台风的快速、准确定位能够为台风路径预报和台风风险评估提供重要依据。目前对于有眼台风相关算法较为成熟且精度较高,但对于无眼台风定位算法精度不高。根据风应力散度,旋度与顺风方向海表面温度梯度和侧风方向海表温度梯度的扰动存在明显的正相关关系,提出了一种亮温扰动算法,该方法首先计算远红外亮温梯度的散度、旋度,再使用散度和旋度计算扰动值,通过计算和分析台风中心区域亮温扰动特征得知,台风眼区理论总亮温扰动量为零,可以通过最小扰动值像素位置来进行台风中心定位。研究结果表明,在8个像素的半径范围内利用最小扰动值进行台风定位,定位结果与最优路径数据集比较,平均误差均小于12 km,在3个像素以内,能够准确地定位台风中心,为台风预报和定强提供帮助。

关键词：台风亮温扰动风云四号A星定位