[發明專利]一種臺風風場空間結構的判斷方法和裝置

在審

• 申請號: 201810239206.8
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108490505A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 宋麗莉;王丙蘭;陳雯超
• 申請（專利權）人: 中國氣象局公共氣象服務中心;北京玖天氣象科技有限公司
• 主分類號: G01W1/02
• 分類號: G01W1/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本發明提供一種臺風風場空間結構的判斷方法和裝置。包括：獲取設置在不同高度上的多個測風儀器在臺風過程中測得的多組梯度風數據和至少一組三維超聲測風數據；根據獲得的多組梯度風數據，獲得在不同觀測高度上的風速數據和風向數據，計算得到風廓線指數；根據獲得的至少一組三維超聲測風數據，計算得到獲取至少一組三維超聲測風數據的觀測高度上的湍流強度、湍流動能和風攻角；根據獲得的梯度風數據，或三維超聲測風數據，計算得到陣風系數；根據獲得的風廓線指數、湍流強度、湍流動能、風攻角和陣風系數，判斷臺風是否滿足臺風眼區風況特征指標、臺風眼壁區風況特征指標、臺風外圍區風況特征指標；根據判斷結果，確定臺風的臺風風場空間結構。

技術領域

本發明涉及測風技術領域，尤其涉及一種臺風風場空間結構的判斷方法和裝置。

背景技術

工程抗臺風論證的基本要求是基于臺風近地層高精度觀測數據基礎上的分析論證，而臺風具有很強的隨機性，要獲得其具有渦旋式強風特征的高精度觀測數據十分困難。

長期以來，我國的相關標準規范大多只能對常態的季候風況進行抗風技術指導，對臺風特有的渦旋式強風尚無確定的、成熟的工程抗臺風論證方法。且，由臺風本身特有的渦旋環流結構和復雜下墊面的共同作用而導致的近地層異常強烈、復雜的湍流風，恰是現代超長、大跨、高聳等結構工程和柔性構件以及城市中架空基礎設施致災致損的重要因素。由于對臺風的脈動風況缺乏清晰地了解，因此目前對于部分結構工程的設計往往只簡單地加大部分常規的抗風參數，在導致工程成本的無謂增大的同時，工程設施的防災防損能力仍未得到提高。

臺風在水平方向上一般可分為臺風眼區、臺風眼壁區和臺風外圍區三部分。由于臺風特有的渦旋環流特征，導致臺風眼區、臺風眼壁區和臺風外圍區不同位置上的風場結構顯著不同，主要反映在臺風過程中的風速、風向時程變化以及湍流特性參數變化等。現代結構工程抗臺風研究十分關注強風和強渦旋共同作用下的平均和脈動風特性，而這些特性只有在靠近臺風中心的臺風眼壁區才能夠客觀、清晰地體現出來。因此，準確地判斷臺風風場空間結構、準確地判斷臺風強風數據的代表性，是全面、客觀地進行臺風風致工程災損論證的基礎。

然而，目前國內外并沒有相關的臺風風場空間結構的判斷方法，導致工程抗臺風論證工作缺乏基礎依據。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種臺風風場空間結構的判斷方法和裝置，能夠判斷出臺風風場空間結構。技術方案如下：

基于本發明的一方面，本發明提供一種臺風風場空間結構的判斷方法包括：

獲取設置在不同高度上的多個測風儀器，在臺風過程中測得的多組觀測數據，所述多組觀測數據包括多組梯度風數據和至少一組三維超聲測風數據；

根據獲得的多組梯度風數據，獲得在不同觀測高度上的風速數據和風向數據，并根據獲得的在不同觀測高度上的風速數據和風向數據計算得到所述臺風過程的風廓線指數；

根據獲得的至少一組三維超聲測風數據，計算得到獲取所述至少一組三維超聲測風數據的觀測高度上的湍流強度、湍流動能和風攻角；

根據獲得的多組梯度風數據，或，根據獲得的至少一組三維超聲測風數據，計算得到陣風系數；

根據獲得的風廓線指數、湍流強度、湍流動能、風攻角和陣風系數，判斷臺風是否滿足臺風眼區風況特征指標、臺風眼壁區風況特征指標、臺風外圍區風況特征指標；

根據判斷結果，確定所述臺風的臺風風場空間結構。

可選地，所述臺風眼區風況特征指標包括：臺風過程的風速時程變化曲線呈雙峰型、10min平均風速小于等于12m/s；