《颱風邊界層平均風剖線海陸轉換影響因素的模擬研究》是依託清華大學，由李孫偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：颱風邊界層平均風剖線海陸轉換影響因素的模擬研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：李孫偉
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於缺乏直接的觀測資料，現階段我國在進行高層和超高層建築結構設計時，颱風風荷載的計算均依照非颱風情況下觀測得到的平均風剖線進行。最近的研究表明，颱風邊界層平均風剖線存在著“超梯度風”現象。該現象使得常規的，單調增長的平均風剖線不適用於形容颱風邊界層風場。另外，由於颱風邊界層風場海陸轉換的複雜性，現有的轉換模型還不足以給出準確、可靠的陸上颱風邊界層平均風剖線。因此，本項目計畫使用工程水池模擬，計算流體力學模擬以及中尺度天氣系統模擬的方法研究颱風邊界層平均風剖線的海陸轉換問題。具體來說，本項目試圖釐清以下三個因素的影響：（1）海面與陸地粗糙度差異；（2）海面與陸地表面溫度差異和（3）大尺度颱風氣象特徵。通過分析上述三個因素產生影響的機理，本項目試圖得到一個對陸上颱風邊界層平均風剖線進行預測的計算方法。
結題摘要
由於直接觀測資料的缺乏，各國在進行高層或者超高層建築結構設計時，建築承受的風荷載計算所依賴的平均風剖線模型主要從非颱風風速觀測資料中取得。現階段的工程解決方案依靠一定的安全係數來抵消平均風剖線模型不準確的影響。這樣的處理方式是較為粗糙的，沒有根據颱風海陸轉換的具體特徵確定當地高層和超高層建築的風荷載。針對現今對颱風邊界層風場的海陸轉換及其影響因素缺乏科學了解的現狀，本項目試圖使用實驗室縮尺比實驗，半經驗-半理論模型研究以及基於常規下墊面粗糙度變化的工程模型的颱風邊界層風場海陸轉換模型研究等手段針對海陸下墊面的狀態不同以及颱風整體氣象系統的特徵對颱風邊界層風場海陸轉換的影響進行較為系統的的研究。本項目預設了三個主要研究內容，包括海面和陸面粗糙度和溫度變化對颱風邊界層平均風剖線的影響以及颱風大尺度氣象特徵對颱風邊界層風場的海陸轉換的影響。本項目主要通過對業界廣泛接受的Kepert颱風邊界層風場模型進行改進，容納更為複雜的下墊面粗糙度和溫度模型，根據該半經驗-半理論的模型考慮大尺度颱風氣象特徵的初始和終了平衡邊界層風剖線模型，研究了颱風邊界層平均風剖線海陸轉換的項目預設因素的影響。同時，本項目利用風洞試驗和現場觀測的一部分數據對所研發的模型以及針對上述因素影響的研究進行了初步的驗證。從驗證效果上看，本項目所研發的半經驗-半理論模型基本能夠達到預設的進行颱風邊界層平均風剖線海陸轉換工程預測的目的，所以本項目按照設定計畫完成了主要研究內容，達到了預設目的。
