“台风大风灾害风险综合监测预警关键技术研发与示范（项目编号：2019B111101002）”是2019年广东省重点领域研发计划“防灾减灾与应急救援”重大专项中专题一“自然灾害监测预警关键技术及装备研发与示范 （专题编号：20191101）”方向1，项目研究周期4年，总经费500万元。

    针对台风业务预报服务中台风大风灾害链综合风险预警的难点，特别是精细化的大风风场结构及其次生灾害的影响程度和范围等方面缺乏有效的监测预警手段和方法，台风大风灾害链综合防范能力弱。项目重点解决台风大风及其引发的风暴潮和风暴潮增水漫堤等灾害综合监测和预报“卡脖子”关键技术，从边界层湍流及阵风观测分析、大风形成物理机制、大风灾害链预报模型和系统研发、监测和预报产品集成等方面开展研究，获得了如下的主要创新性成果：

    （1）基于广东省海洋气象业务站网和登陆台风野外科学试验的观测数据，揭示了登陆台风边界层风场结构、湍流及通量垂直输送和阵风因子等特征，提出了台风大风形成的滚涡与海面飞沫和降水的共同作用导致台风中心附近潜热通量下传的物理机制。该研究成果为适用于复杂海岸带数值模式的边界层参数化方案优化和改进提供了理论支撑。

    （2）从大尺度环境场涡度影响、台风眼壁内高频振荡、台风环流的非绝热加热过程、台风风圈成因等不同角度，获得对台风大风关键影响因子及机理的新认识，发现了台风风圈具有非对称分布特征，其形成原因与天气系统和台风环流相互作用有关，弥补了国内缺乏台风风圈成因研究的空白。

    （3）基于风云卫星资料，研发了基于TBB资料的台风风场模型和最大潜在阵风或最大潜在平均风的计算模型，发展了基于集合卡尔曼滤波数据融合方法的南海台风大风监测技术，构建了公里级台风大风监测系统，为台风大风业务监测和预报结果的检验评估提供了全天候的网格化的精细数字监测产品，弥补了我国南海海上台风监测及预报缺乏精细化网格点分析产品的不足。

    （4）基于科学试验数据和具有自主知识产权的南海台风模式，研发了近地层参数化、台风涡旋初始化优化和改进、卫星资料同化等模式关键技术，构建了公里级台风大风数值预报系统，台风大风数值预报产品分辨率由9公里提升到1公里，预报精度比立项前提升了6%，提升了台风海上大风精细预报的能力。并基于观测试验数据和数值模式，建立了考虑湍流动能和摩擦速度的阵风预报模型，为台风大风极端风速预报的定量化和客观化提供技术支撑。

    （5）发展基于人工智能的台风预报技术，生成了基于“最大流/最小割”算法语义分割技术的台风标准化图像库，提出了基于深度图像目标监测技术的台风涡旋智能识别方法，发展了基于CNN和LSTM的不均衡数据下卫星云图时空联合特征提取、识别及强度预测技术，建立了基于人工智能的台风强度快速增强趋势判别模型，实现了台风涡旋自动智能识别、自动定位定强和实时台风强度变化预测，填补国内台风业务监测智能化和台风突然增强客观业务预报的空白。

    （6）通过对风应力拖曳系数改进、海底地形优化、河口动力对风暴潮的影响、海浪对风暴潮影响等风暴潮数值模式关键技术研发，构建了南海北部-广东近岸海域-珠江河口多重嵌套精细化风暴潮模式，珠江河口最高分辨率达到了100m，内河网分辨率达到10m量级，针对水文站位地形不同，建立了珠江河口风暴增水漫堤预警模型。

    （7）构建了高时空分辨率的台风大风灾害链监测数值预报预警系统。项目针对台风大风及其灾害，研建了南海台风大风监测系统、南海/广东台风大风数值预报系统、南海北部/广东近海风暴潮数值预报系统、珠江河口风暴潮增水漫堤预警系统等台风大风及其灾害监测预警系统，提供分辨率达到1公里以上的台风大风相关的数值预报产品。通过广东省登陆台风大风实时监测与预报系统建设，集成了海洋气象实况、台风实况和预报、灾害预报（即大风监测和预报、风暴潮预报以及风暴潮增水漫堤预警）、台风人工智能预报等产品，形成了高时空分辨率的台风大风灾害链综合风险监测预报系统。打通了过去不同行业壁垒，为应急等相关部门决策提供台风大风灾害链的综合风险精细监测预警产品。

    项目研建的南海台风大风监测系统、南海/广东台风大风数值预报系统、南海北部/广东近海风暴潮数值预报系统、珠江河口风暴潮增水漫堤预警系统和广东省登陆台风大风实时监测与预报系统经第三方评价达到了技术就绪度8级，并在广东省内海洋（广东海启星海洋科技有限公司）、气象（广东省阳江市气象局、广东省汕头市气象局、广东省汕尾市气象局、广东省湛江市气象局、珠澳气象创新与应用研究中心、深圳市气象局、广东省气象台、深圳市城市公共安全技术研究院有限公司）、水利（汕尾市水务局、汕头市水务局）和应急（深圳市南山区应急管理局）等行业的12家单位示范应用。本项目研发的“台风涡旋识别模型”和“台风快速增强判别模型”作为国家气象中心（中央气象台）基于人工智能的台风监测和预报系统的主要模块，为提升我国台风监测预报业务智能化提供了重要技术支撑和参考产品。