台风登陆前后异常变化的研究进展

国家重点基础研究发展计划（973计划）项目——“台风登陆前后异常变化及机理研究”经过5年（2009—2013年）的研究完成研究任务。项目系统性地开展了16个台风的外场观测试验,在浅水区的海气拖曳系数、边界层高度变化等方面获得新的观测结果;发展了针对登陆台风的多源资料融合方法,例如台风雷达风场反演和同化技术取得进展;揭示了不同尺度系统活动导致台风路径突变、登陆台风复苏、双眼壁的形成等的物理机制;改进了涡旋初始化和积云对流参数化技术,提出了新的云辐射参数化方案,建立了台风海-陆-气耦合模式,台风数值预报关键技术的研发取得明显进展,文中介绍该项目所取得的代表性成果,对台风登陆前后异常变化的科学问题及研究进展进行综述。     

我国台风路径业务预报误差及成因分析

利用2005 2009年中国气象局(CMA)提供的西北太平洋(包括南海)台风路径业务预报资料,比较了各类型台风路径、台风登陆位置及登陆时间的预报误差,登陆台风不同阶段以及华东登陆和华南登陆台风的路径预报误差。结果表明:CMA在2005 2009年的路径预报水平与1999 2003年的相比有了显著提高。平均南海台风预报误差大于西北太平洋。异常路径台风主要出现于南海,三个预报时效(24、48和72 h)异常路径的预报误差平均都小于正常路径。将登陆台风分为远海、登陆期间和登陆后三个阶段,显示登陆期间台风预报误差最大,同一阶段华南登陆台风的预报误差大于华东登陆台风。台风登陆位置在24、48和72 h预报时效的平均预报误差分别为71.1、122.6和210.6 km,48和72 h台风实际登陆时间有70%早于预报时间,平均分别提早8和12 h。比较大尺度引导气流与台风移动的偏差及24 h路径预报误差,得到南海三种典型登陆台风路径的大尺度引导气流与台风移动的偏差及其与路径预报误差的关系不一样,即误差成因不同。南海倒抛物线型的大尺度引导气流与台风移动的偏差最大,其预报误差最小;西一西北型的大尺度引导气流与台风移动的偏差最小,其预报误差最大,可能与大尺度环流预报准确性差有关。登陆华东的预报误差小于登陆华南台风的预报误差,这与台风登陆华南时其大尺度引导气流和台风移动的偏差大于登陆华东的台风有关。     

加强学术交流 促进学科发展——第十三届全国热带气旋科学讨论会在浙江岱山召开

4月1 0～1 4日,中国气象学会第2 5届台风委员会和天气与极地气象学委员会在浙江岱山联合主办了第十三届全国热带气旋科学讨论会。来自全国有关省(市)气象部门、军队及院校从事台风业务预报和从事台风或相关学科理论研究的近1 2 0名专家汇聚一堂,交流了近两年来在台风研究和业务领域取得的成果。从会议交流中可以看出,目前我国的台风研究工作十分活跃,各项研究进展迅速、成果喜人。雷达及云迹风、TRMM、AMSU、QuikSCAT等卫星非常规资料的应用发展迅速;台风数值模式有了较大发展,特别是台风数值预报的初始场形成技术的进展,可望进一步提…     

2015年西北太平洋和南海台风活动特征及主要预报技术难点

利用常规气象观测资料、1949—2015年中国气象局台风最佳路径资料、2015年中日美台风实时定位资料、1°×1°的NOAA/OISST月平均海温资料和NCEP/FNL再分析资料以及05°×05°的NCEP RTG实时海温等资料,对2015年西北太平洋和南海台风活动的主要特征、厄尔尼诺对该年台风整体活动的影响、1508号台风“鲸鱼”实时定位、1522号台风“彩虹”近海急剧加强预报、1510号台风“莲花”和1521号台风“杜鹃”长时效路径预报以及地面观测系统存在的薄弱环节等主要业务技术难点和问题进行了初步分析。结果表明： 1）2015年台风活动活跃期不明显,呈现生成总数与多年平均持平、南海台风偏少、生成源地偏东、强度强、超强台风异常偏多、登陆个数及频次偏少等特征。2）2015年台风主要活动特征与极强厄尔尼诺事件关系密切,但厄尔尼诺对台风的影响不是单一的,其影响物理机制尚待深入研究。3）台风“鲸鱼”实时业务定位的精度直接影响其登陆预报的精度,综合应用多源观测资料、规范台风定位业务流程,有利于台风定位和路径预报精度的提高。4）台风快速增强和路径长时效预报仍是台风业务的主要技术瓶颈,高分辨率台风-海-气-浪耦合模式、集合预报及相关动力统计模式和天气物理概念模型的研发改进将是未来的主要解决技术途径。5）中国地面观测系统尚不具备对极端台风的监测能力,在沿海受台风影响的重点区域（包括海岛）布设先进的重型机械式强风仪,将有助于提高对极端台风事件的监测能力。     

2019年西北太平洋台风活动特征和预报难点分析

2019年在西北太平洋及南海共生成台风29个,比多年同期平均偏多2个,其中6个台风登陆我国,比多年平均偏少1个;台风整体强度偏弱,但全年最强台风夏浪极值强度达到68 m·s~(-1)(17级以上);登陆台风整体强度偏弱,但"利奇马"登陆强度强(52 m·s~(-1),超强台风级)、影响重;秋季台风生成数较常年明显偏多,尤其是11月生成台风数达到6个。2019年中央气象台台风路径预报平均误差与近5年(2014—2018年)的平均误差相比,在24～72 h的预报误差有所增大,而96～120 h的预报误差则明显减小,尤其是120 h的预报准确率创新高。与日、美官方预报相比,中国在24 h和96～120 h的预报水平处于领先地位,在48～72 h的预报误差比日本略高,但低于美国,与EC确定性模式相当。     

华南登陆台风频数的变化及其与ENSO事件的关系

利用 18 90～ 1999年登陆于我国的台风资料 (指热带风暴、强热带风暴及台风 ) ,主要采用小波分析方法研究华南登陆台风多时间尺度特征 ,并探讨台风与 ENSO事件的关系。结果表明 ,华南登陆台风占全国的 6 3%,平均每年 5个 (最多 10个、最少 1个 ) ,主要周期有 15、5、80年 ,在 2 0世纪 6 0年代以前 15年周期显著 ,6 0年代及以后5年周期明显。台风频数与 ENSO事件的类型及其季节有密切的关系 ,华南台风在拉尼娜年始于夏季的当年明显偏多 (比厄尔尼诺年平均多 1.8个 ) ,台风偏多年 (年频数≥ 7) ,也是拉尼娜年数多于厄尔尼诺年数。影响台风活动的因素非常复杂 ,对拉尼娜年一般可考虑当年台风可能偏多 ,但厄尔尼诺年台风偏多的可能性亦不容忽视。     

登陆台风短时定量降水预报方法初探

利用登陆台风的GMS-5 IR1 TBB资料及地面自动站逐时雨量资料,初步建立了适用于登陆台风的定量降水估计(QPE)方法,基于QPE结果,采用外推法,初步实现了对登陆台风未来0~3 h的短时定量降水预报(QPF)。应用于0104号登陆台风“尤特”和0414号登陆台风“云娜”两个例表明:对单站逐小时雨量定量预报而言,如果50%相对误差可以接受,01、、23、h的QPF准确率分别达20%~70%、30%~80%、30%~70%、20%~60%;对于单站过程雨量定量预报而言,如果50%相对误差可以接受,0、1、2、3 h的QPF准确率基本都达60%~80%;对未来0~3 h的面雨量也具有一定定量预报能力。0~3 h QPF结果对实际短时登陆台风降水业务预报工作具有一定的参考价值。     

第十三届全国热带气旋科学讨论会在浙江岱山召开

20 0 4年4月1 0～1 4日,由中国气象学会第2 5届台风委员会和天气与极地气象学委员会联合主办,浙江省气象局、上海市气象局、广东省气象局和上海台风研究所协办,浙江省舟山市气象局和岱山县人民政府承办的“第十三届全国热带气旋科学讨论会”在浙江省岱山县顺利召开。本届会议组委会主席、台风委员会主任委员端义宏主持了会议的开幕式,组委会名誉主席、天气与极地气象学委员会主任委员陈联寿院士致开幕词,中国气象学会理事长伍荣生院士到会指导,并在开幕式上讲了话。来自各省、市气象部门及军队、院校从事台风业务预报和从事理论研究的近1 2 …     

资料同化对2017年登陆广东沿海台风的短期降水与路径预报影响

利用华南精细数值天气预报模式,设计了无同化资料(CTRL)、同化雷达反演水汽(EXP1)以及同化雷达反演水汽、地面和探空资料(EXP2)三个试验,对2017年登陆广东沿海的四个台风降水预报与路径预报进行模拟,以评估资料同化对登陆台风短期降水预报、路径预报的影响。分析结果如下:雷达反演水汽同化后对未来24小时降水预报技巧均有正的改善,对台风路径预报影响不大;在此基础上同化地面、探空资料后对台风路径预报有改进,对降水预报改进不明显(与EXP1比)。通过诊断分析台风“玛娃”,发现模式初值场水汽的增量配合对流上升区有利于短时间内成云致雨,从而提高短时降水预报;地面及探空资料同化有利于登陆台风的短时路径预报。      

登陆台风研究概述

国际热带气旋研究界自20世纪90年代以来，把台风登陆从传统的台风路径体系中分离出来，成为国际台风研究的重点，例如WMO的世界天气研究计划(WWRP)、美国的天气研究计划(USWRP)和澳大利亚的某些研究项目都把台风登陆作为重点课题投入研究。陈联寿在全国第11届热带气旋科学讨论会上，提出了台风登陆的PDP计划，指出台风登陆阶段是研究台风、海洋、地形(岛屿、海岸、浅海区大陆架)3者相互作用的唯一手段。也是考察预报警报、社会响应和风暴灾害3者相互影响的良机。登陆台风引起的暴雨、台风大风、风暴潮等都有很大的变化。因此，把登陆作为一个独立的问题来研究十分必要。目前，对登陆台风研究也有不少成果，笔者从登陆台风的气候特征、陆地路径、强度变化以及登陆台风暴雨等方面作一简要的概述。     

肇庆市台风影响及预报预警服务工作刍议

统计了1961—2018年对肇庆有影响的台风,结果表明:(1)4—12月均有台风影响肇庆,每年的7—9月影响肇庆的台风最多。(2)除了广东省登陆的台风对肇庆有影响,海南、福建甚至没登陆的台风也对肇庆有严重影响。对台风的防御不能仅仅针对在广东登陆的台风,也关注在其他登陆地点的台风。另外,针对台风服务提出做好台风预报预警、灾害评估、部门间联防、多渠道发布台风信息等工作的建议。     

GRAPES区域集合预报系统对登陆台风预报的检验评估

针对2015年7—9月登陆中国大陆沿海的台风,利用GRAPES-REPS区域集合预报资料和集合统计诊断分析方法,对登陆台风的移动路径、时间、地点、强度和降水等进行检验评估,以期为预报员应用GRAPES登陆台风概率预报提供依据。检验结果表明,(1)集合平均移动路径要优于控制预报,集合预报各成员登陆地点存在20~340 km差异,但实况登陆地点均能落在集合成员登陆地点中。(2)对24 h和48 h登陆地点误差而言,集合平均较控制预报更接近实况。(3)随着预报时间的趋近,集合平均、控制预报和集合成员登陆地点距离误差逐渐缩小,登陆地点空间位置预报也没有明显的系统性误差。(4)集合成员对台风登陆时间预报偏早,平均提前2.3 h。(5)在强度预报中,尽管最低气压和近中心最大风速存在登陆前偏弱而登陆后偏强的趋势,但登陆点预报值区间包含了实况观测值,表明GRAPES-REPS集合预报能够较好展示多种可能信息。(6)不同量级降水AROC评分为0.56~0.76,具有预报参考价值;另外AROC评分的高低及台风暴雨落区的准确性与台风登陆点和登陆时间误差密切相关。可见,GRAPES-REPS区域集合预报可以在台风登陆地点、时间、强度和降水预报等方面提供更多的预报不确定性信息,有助于做出正确的预报决策。      

新书架上

《台风会议文集(1978年)》1981年上海科学技术出版社出版,262页。本书是1978年12月在上海召开的全国台风科研协作经验交流会议上交流的科研成果选编,共收36篇报告。其中有关台风路径预报方面的研究有《台风路径数值预报LN-1模式》等18篇;对台风降水,特别是台风暴雨的综合分析的研究有《环境流场对登陆台风降水的影响》、《华东地区台风暴雨及其预报》等11     

台湾岛对登陆台风的影响特征

利用2000—2014年上海台风所最佳台风路径资料和中央气象台路径和强度综合预报资料,分析登陆台湾岛的台风在登陆前48 h和登陆后18 h期间的强度和路径变化特征。结果表明：共有35个台风登陆台湾岛,其中29个资料完整的自东向西登陆台湾岛的台风过程中有26个发生在7、8、9月,登陆频数为89.7%。台风在登陆前48～18 h内强度逐渐增强,以后基本保持不变,一直持续到登陆前6 h,之后开始减弱;从登陆前6 h到离开台湾岛后6 h的时间内,强度由41.0 m·s-1减小到29.6 m·s-1,共减小了27.8%。台风经过台湾岛前48～36 h预报移向比实况偏北,30～0 h预报路径偏南。另外,登陆前24 h和登陆后6 h台风强度变化线性回归关系式在2015年登陆台湾岛的台风个例中得以验证,可以在业务预报中参考使用。     

超强台风“天兔”的大风对广州白云机场影响过程分析

2013年9月22日1319号台风"天兔"以强台风级在广东省汕尾市沿海登陆,登陆后台风眼中心经过了广州白云机场。利用常规观测站、卫星云图和风廓线雷达和多普勒天气雷达观测资料等,探讨台风"天兔"登陆前后产生的大风对广州白云机场的影响。结果表明:对台风"天兔"大风影响广州白云国际机场时间预报准确,但对大风的强度以及风向的预报存在不足。利用探空资料、风廓线雷达和多普勒天气雷达,分析发现台风"天兔"风力的非对称结构是造成预报偏差的原因。风廓线雷达和多普勒天气雷达可以很好地反映台风风场的水平和垂直精细特征。     

热带气旋路径预报的MCE客观综合决策方法研究

采用MCE(Multi-Criteria Evaluation)方法，在台风路径客观综合预报方法研究与业务实验中，根据多家预报的主要结果进行综合评估分析，提出最佳客观综合预报结果以供决策者及预报员参照。取得初步结果：(1)对9711号台风进行了MCE客观综合决策方法的预报试验。结果表明，对于9711号台风生命史中几个关键点的预报，即登陆预报、台风转向北上预报及出海转向预报等以及全程预报，MCE方法取得较佳预报结果。(2)在综合平台上对近10年的疑难路径台风和2000年全年台风进行了MCE方法试验及多种预报结论的对比分析研究。MCE方法预报误差检验结果较好。(3)所提出的模拟预报员预报思维的联想智能模拟方法，以及可操作综合预警平台，为台风路径预报，包括分析、学习、回忆、对比、推理、联想直到形成综合预报结论提供了一个十分有用的工具。(4)讨论的自反馈函数对形成和推演多规则评估决策有一定的实用性。     

西北太平洋台风季节预报的数值模拟

利用中尺度气象模式WRF（weather research and forecasting）对2006年7月1日-9月30日的西北太平洋夏季台风进行了动力季节预报试验。结果表明：1）在对3个月以内的台风作动力季节预报试验时,WRF模式模拟的台风总个数与实况接近,模式模拟的总登陆台风数与实况相比偏小。从各月模拟情况看,台风总数与登陆数的模拟均与实况有差距。WRF模式对台风强度的模拟总体偏弱。2）WRF在模拟2006年7q月台风以及平均高度场、水平风垂直切变时,7月与实况接近,随时间增长,与实况的差别明显增大．WRF模式具有一定的台风动力季节预报能力,但其预报时限有待探讨。     

华南登陆台风降水不对称性及持续性问题

针对登陆华南台风降水及模式预报存在的突出问题,就当前关于登陆台风降水分布的不对称性及台风登陆后期持续性暴雨发生机理的研究状况进行回顾和分析,提出了需要深入研究的相关科学问题及模式预报技术改进的应对措施,为促进登陆华南台风暴雨预报工作和效果的不断改进提供参考。分析指出环境风场垂直切变、低层气团边界(如冷池边界)、干冷空气侵入、中尺度对流系统以及地形等是造成登陆华南台风降水不对称分布的重要影响因素。台风登陆后期华南发生的持续性暴雨往往与季风活动增强相关,活跃的西南季风为强降水中尺度对流系统(MCSs)发展提供有利条件,MCSs通过潜热加热反馈于大尺度环流,可使台风涡旋环流和西南季风得以维持并致使MCSs反复发生发展、暴雨持续。开展相关科学问题的深入研究,有针对性地考察评估目前模式的预报性能并提出有效改进方案,是进一步提高模式预报效果的重要途径。     

湿Q矢量释用技术在登陆华东台风定量降水预报(QPF)中的应用研究

利用湿Q矢量对数值预报模式输出的风场、温度场、温度露点场进行动力释用,并考虑地形强迫作用,得到一个独立于数值模式直接预报输出降水场的释用预报降水场即湿Q矢量释用(Q~MVIP)技术。结合2010—2014年汛期(6—9月)登陆我国华东14个历史台风降水实况资料以及华东区域中尺度模式(基于WRF V3.1)(简称WRF模式)预报产品,统计检验分析了Q~MVIP技术对登陆台风降水的定量预报能力。结果表明,Q~MVIP技术较WRF模式明显改善了对25.0 mm·(24 h)~(-1)以上及50.0 mm·(24 h)~(-1)以上降水的定量预报能力。进一步结合"菲特"台风(2013)登陆前后所引发的24 h累积降水场进行比较分析发现,Q~MVIP技术对台风暴雨落区、强度的反映能力均优于WRF模式。这表明,湿Q矢量释用技术可以在一定程度上弥补现有数值预报模式对登陆台风定量降水预报(QPF)能力的不足。     

湖北省咸宁市台风低压暴雨预报方法初探

分析2003～2006年在我国登陆的21个台风的低压移动路径及与之相对应的地面及高空实况资料表明：湖北省咸宁市台风（含热带风暴）低压暴雨的出现与台风登陆区域及登陆后低压的移动路径和强度密切相关,当在闽、浙登陆的台风低压经江西到达咸宁市或江西西北部和湖南省境内,并且有较强风场相配合时,咸宁市才有可能出现暴雨。欧洲中心850 hPa 24～48 h风场预报与台风低压演变的风场基本吻合,可以作为咸宁市台风低压暴雨预报的依据。