台风风速非平稳性特征研究

Using typhoon observation data, fully considering the unique vortices characteristic, the research will study typhoon nonstationary turbulence characteristc of typhoon eye, eyewall and outer circumfluence. Key parameters that can describe typhoon nonstationary characteristic will be determined and the influence of turbulent structure on typhoon nonstationary will be discussed. In addition, method of evaluating turbulence parameter needed in wind engeering will be developed. Fully considering cmplexity and multi-scale, the research will establish different models for different typhoon structures and different turbulence structures using method of Fourier Transform, wavelet analysis and probability density Function and typhoon nonstational model will be estalished. The research results will provide a basis for typhoon nonstationary study and satisfy the instant requirement for practical problems.

本项目主要利用台风湍流观测资料，充分考虑台风独特的涡旋特征，研究典型台风不同结构（台风中心眼区、眼壁和外围环流区）风速的非平稳性特征，确定描述台风不同结构非平稳特征的关键参数，讨论相干结构等各种湍流结构对台风非平稳性的影响，研究台风非平稳风致工程灾损的风参数的分析计算方法，提高计算精度。确定台风区别于常态风、冷空气等过程非平稳性的关键参数，充分考虑台风湍流的复杂性和多尺度行，利用傅里叶变换、小波分析、和概率密度函数等数学工具，对台风的不同空间结构和湍流结构，采取不同的方法建立模型，从而得到描述台风风速非平稳性的普适非线性统计模型，建立台风风速非平稳风速数学模型或经验函数等，为台风风速非平稳性特性研究提供基础和技术支撑，满足实际问题的迫切需求。

本项目主要利用台风湍流观测资料，充分考虑台风独特的涡旋特征，给出了台风各结构代表性的判别方法。研究了典型台风不同结构（台风中心眼区、眼壁和外围环流区）非平稳性特征，发现平稳度与台风结构密切相关。推荐了一种判断台风风速非平稳性的方法-自相关系数法。利用EMD（经验模态分解）方法，对台风风速序列进行分解，对比了不同湍流脉动风提取方法对湍流参数的影响，讨论了阵风等各种湍流结构对台风非平稳性的影响，发现大尺度趋势对台风眼区的贡献显著。如果只去除大尺度趋势时，计算的湍流参数与未做任何处理的湍流参数相差不大，若同时去掉大尺度趋势和阵风，湍流参数差异较大。以典型台风“黑格比”的计算结果表明，此时台风眼区湍流参数的差异最为明显研究了台风非平稳风致工程灾损的风参数的分析计算方法，提高了计算精度。确定了台风过程非平稳性的关键参数，充分考虑台风湍流的复杂性和多尺度性，对台风的不同空间结构和湍流结构，采取不同的方法建立模型，从而得到描述台风非平稳性的普适非线性统计模型。本项目发表学术论文3篇，其中SCI一篇，核心期刊2篇。参加国内学术交流1次，并做口头报告。本项目的研究成果可为沿海受台风影响地区大型、高耸建筑、大跨度桥梁的设计提供理论依据。