CWRF边界层参数化对东亚近海热带气旋模拟的影响评估

基于CWRF模式结果,探讨了6种边界层参数化方案对30 a东亚近海热带气旋的强度、频数及路径模拟的可能影响。结果发现：CWRF模式中各边界层参数化方案模拟的热带气旋频数普遍较观测偏少,模拟强度相比观测也均偏弱。热带气旋的强度、频数及出现频次的空间分布对模式边界层方案的选取较为敏感。CAM3方案模拟强热带气旋的能力较其他方案偏好,ACM方案在多数年份模拟的热带气旋个数偏多,且在不同月份模拟的热带气旋生成频率与观测最接近,CAM3方案模拟的热带气旋出现频次与观测的偏差在大部分地区偏小。综合来看,CWRF模式中边界层参数化选用CAM3方案模拟热带气旋活动的性能较好。     

估计热带气旋强度的一种卫星立体观测方法

1.引言在热带气旋强度的监测和预报中,最关键的问题是要求在这些风暴经常发生的海区进行观测。飓风侦察飞机收集到的资料对于测量风暴强度是相当有用的,然而,这些测量并不是总能得到的。在侦察飞机受到限制或缺乏的地区,唯一的实用测量风暴强度的方法是通过卫星观测。利用卫星资料测量热带气旋的强度有很多方法,但几乎所有的方法都有自己的弱点。为了在资料空白海区建立一种利用卫星资料测量短时间间隔内气旋强度的方法,我们需要从静止卫星探测中导出与风暴强度更直接有关的因子,这些因子使预报员可以监测发展极为迅速的风暴中强度所发生的迅速变化。随着来自两个静止扫描卫星测量云高的立体观测方法的出现(Minzer 等,1976;Hasler,1981),更直     

南海季风槽影响下热带气旋暴雨增幅的研究

使用NASA的热带测雨卫星TRMM资料、常规气象观测降水资料、NCAR/NCEP-2再分析资料及NCEP全球数据同化系统(GDAS)资料,分析研究南海季风槽伴随热带气旋登陆华南而导致热带气旋暴雨强烈增幅的事实,并根据观测事实提出季风槽伴随热带气旋登陆华南的定义.结果表明:(1)南海季风槽伴随热带气旋登陆导致热带气旋降水强烈增幅的天气现象发生在盛夏季节;(2)环流背景表现为副热带高压带状西伸,稳定控制华中一带;同时,西南季风活跃,南海季风槽位于南海北部之时;(3)热带气旋登陆后的填塞消亡时间因为季风槽的伴随而大大延长,热带气旋云系有再生、加强和扩展现象;(4)伴随登陆的季风槽对热带气旋暴雨无论是空间,时间,还是强度上均有强烈增幅作用,热带气旋暴雨在季风槽南侧延伸,尺度可达1500～2500km.     

1949～1995年西太平洋热带气旋活动的气候学特征

利用 1 949～ 1 995年的西太平洋地区热带气旋的有关资料 ,对南海和西北太平洋地区热带气旋年生成个数 ,不同强度的热带气旋登陆次数以及热带气旋出现频数的空间分布进行了气候学分析。结果表明西太平洋地区热带气旋活动与 ENSO现象有一定的联系。     

气象卫星资料在估测热带气旋强度方向的应用进展

在常规观测资料稀少的热带洋面上,气象卫星是监测热带气旋的主要工具.基于可见光和红外的Dvorak技术通过一系列经验规则,将热带气旋在卫星云图中表现出来的云系结构特征及特定的参数同其发展强度联系起来,但它无法得到气旋内部辐射信息.相对而言,波长较长的微波能穿透热带气旋中高层云系,反映出与热带气旋强度相关的暖核辐射信息.介绍了国内外利用Dvorak技术和星载微波技术估测热带气旋强度的研究进展,指出它们在应用中存在的优势和不足,同时展望了该领域在未来的发展方向.     

Dvorak技术估测热带气旋强度研究进展

在常规观测资料稀少的热带洋面上,卫星云图是监测热带气旋的主要工具。Dvorak技术通过一系列经验规则,将热带气旋在卫星云图中表现出来的云系结构特征及特定的参数同其发展强度联系起来。介绍了利用Dvorak技术估测热带气旋强度的研究背景和原理方法,总结了国内外在该领域的研究进展及其存在的优势和不足,指出Dvorak技术是目前业务化估测热带气旋强度的主要工具,同时展望了该技术未来的发展方向。     

模糊神经网络方法在热带气旋强度预报中的应用研究

以1960-2007年共48年6月份西行进入南海海域的热带气旋样本为基础, 将热带气旋中心附近最大风速作为台风强度, 以气候持续预报因子作为模型输入, 采用模糊神经网络方法, 进行了热带气旋强度预报模型的预报建模研究。结果表明, 对175个独立预报样本模糊神经网络方法的南海热带气旋强度24 h的预报平均绝对误差为3 m·s-1。另外, 根据相同的热带气旋样本及预报因子, 还进一步将该预报方法与国内外普遍采用的气候持续法热带气旋强度预报方法进行对比分析, 结果表明, 气候持续预报方法的预报误差明显偏大, 独立样本强度预报平均绝对误差为4.54 m·s-1。     

基于风云三号微波成像仪的热带气旋强度的多元统计估计方法研究

利用中国风云三号微波成像仪数据开展西北太平洋热带气旋强度多元统计估计方法研究。⑴ 分析各通道以热带气旋中心为圆心,不同半径的同心圆和同心圆环内的亮温参数与热带气旋最大风速之间的定量关系,结果表明:低频通道1.0 °和1.5 °以内亮温的最小值、大于某亮温阈值的象元百分比和平均值与最大风速之间的相关性最高。⑵ 利用主分量分析和多元回归方法建立适合于西北太平洋上的热带气旋强度估计模型,其独立样本检验的均方根误差为13 kt。此模型在热带气旋发展的初始阶段会出现最大风速的高估,而在热带气旋发展的成熟阶段会出现最大风速的低估,正负偏差的分界点出现在70 kt左右,偏差较大的个例大多是未形成规则的热带气旋云系结构,且具有非常明显的不对称性。因此估计热带气旋强度时考虑热带气旋的云系结构特征将有助于进一步提高估计精度,且随着热带气旋样本数的增多,精度也有望进一步提高。      

基于卫星遥感的热带气旋定强技术综述

热带气旋大部分时间活动在常规观测缺乏的海洋上,卫星遥感作为大范围对地观测的主要技术,为热带气旋强度估算(定强)提供了重要支撑。近年来,热带气旋定强技术的资料应用逐渐从单通道数据拓展到红外、水汽、微波等多通道数据,建模方法也从人为特征提取的线性模型发展到自动特征工程的非线性深度学习模型。在未来,多通道和多卫星资料的融合应用依旧是重点,将人为定义的特征因子与深度学习方法相结合、在静止卫星上搭载微波探测仪器等预计会带来定强精度的新突破。      

介绍卫星云图分析和预报热带气旋的新方法

卫星云图的出现,扩大了我们的视野,使预报人员更直观地监视各类天气系统,对资料稀少的高原和海洋地区尤为重要,它向气象工作者提供了广泛的资料来源。随着空间探测技术的不断进展,分辨率不断提高,探测的时间尺度越来越小,对于分析和预报各类天气系统特别是中小尺度天气系统的作用越来越大。用卫星云图资料,确定热带气旋的位置和强度以及预报其路径和强度变化是它的重要作用之一。气象学家们利用卫星云图监测热带气旋已经有二十多年的历史了。1963年蒂姆查克(Timchalk)就提出一种用极轨卫星云图照片决定热带风暴风速强度的方法,由于当时卫星资料有限,每天仅一张可见光云图,所以方法比较粗糙。只是根据风暴的云型大小以及云带和风暴眼的外形来估计强度。以后由于     

基于卫星资料进行热带气旋强度客观估算

利用日本MTSAT (multi-functional transport satellite) 红外亮温资料,提取热带气旋云团中云顶较高、对流较旺盛的深对流信息,根据提取的对流核数量、对流核距热带气旋中心距离、对流核亮温极值等信息表征热带气旋强弱,初步建立了热带气旋强度估测模型;并根据该估算模型的误差分布对强度 (用最大风速表示) 大于40 m·s-1和小于18 m·s-1的样本结果进行了线性修正,修正后的结果与中国气象局《热带气旋年鉴》热带气旋最佳路径资料比较得到非独立样本和独立样本的强度平均绝对误差分别为5.5 m·s-1和5.9 m·s-1, 均方根误差分别为6.9 m·s-1和7.7 m·s-1;对于热带低压、强台风及以上的估计平均绝对误差分别降至4.9,4.7 m·s-1,准确度较好。试验表明:利用热带气旋云团中的对流核数量、分布、冷暖与其强度建立的统计关系模型是可行的,该算法的估算精度与Dvorak方法、AMSU (advanced microwave sounding unit) 定强算法相当。     

主分量分析在热带气旋强度客观预报中的试用

为了解主分量因子分析在热带气旋强度客观预报中的应用效能,在NCEP再分析资料、T106L19模式产品和热带气旋历史观测资料基础上,采用主分量因子分析技术,结合多元线性回归和BP型人工神经网络,开展了西北太平洋热带气旋的强度客观预报技术研究试验。试验包含完全预报法原理下的预报因子有无主分量分析、线性与非线性预报方法建模等方面的比较。结果表明,预报因子的主分量分析通过降低线性回归和BP人工神经网络模型的维数,提高因子间独立性,可减小模型强度预报平均绝对误差,提高模型实际预报能力。     

热带气旋强度的卫星探测客观估计方法研究

运用2001～2002年6月10日到8月10日西北太平洋上15个热带气旋的日本静止气象卫星（GMS-5）高分辨率红外辐射亮温（TBB）资料，从代表热带气旋强度的热带气旋云系特征中选取多个TBB因子及热带气旋中心所在纬度等因子，结合《热带气旋年鉴》资料，采用逐步回归方法，经多次试验求得热带气旋强度的客观估计算式，复相关系数达到0.80以上。由此式估计的热带气旋中心气压，经24 h滑动平均后的结果与年鉴气压的复相关系数提高到0.89，且两者之间的气压差在±10 hPa之内的占整个样本数的83%以上，与美国新近展示的相关研究结果十分接近。用2000年两个热带气旋作检验，结果很好。该客观方法有望替代目前的Dvorak主观估计方法，成为一种新的业务方法。     

自动雨量站降雨资料质量评估方法研究

利用19种不同型号的自动雨量站2005年6—9月在北京 (54511)、宜昌 (57461) 和南京 (58238) 3站的实测对比观测资料, 进行降雨资料质量评估, 不同的评估方法将会导致评估结果的差异。结果表明:采用自动气象站降雨资料和雨量筒人工定时观测记录作为降雨量参考标准对自动雨量站进行评估时, 由于降雨量参考标准本身存在的不确定性, 或多或少影响了评估结果的准确性。在广泛试验的基础上, 提出了采用基于各自动雨量站观测结果的拟合降雨量作为降雨量参考标准的新思路, 并对拟合降雨量的可行性、适用性以及计算方法进行了详细论述。     

A Logistic-growth-equation-based Intensity Prediction Scheme for Western North Pacific Tropical Cyclones※

Accurate prediction of tropical cyclone (TC) intensity remains a challenge due to the complex physical processes involved in TC intensity changes. A seven-day TC intensity prediction scheme based on the logistic growth equation (LGE) for the western North Pacific (WNP) has been developed using the observed and reanalysis data. In the LGE, TC intensity change is determined by a growth term and a decay term. These two terms are comprised of four free parameters which include a time-dependent growth rate, a maximum potential intensity (MPI), and two constants. Using 33 years of training samples, optimal predictors are selected first, and then the two constants are determined based on the least square method, forcing the regressed growth rate from the optimal predictors to be as close to the observed as possible. The estimation of the growth rate is further refined based on a step-wise regression (SWR) method and a machine learning (ML) method for the period 1982?2014. Using the LGE-based scheme, a total of 80 TCs during 2015?17 are used to make independent forecasts. Results show that the root mean square errors of the LGE-based scheme are much smaller than those of the official intensity forecasts from the China Meteorological Administration (CMA), especially for TCs in the coastal regions of East Asia. Moreover, the scheme based on ML demonstrates better forecast skill than that based on SWR. The new prediction scheme offers strong potential for both improving the forecasts for rapid intensification and weakening of TCs as well as for extending the 5-day forecasts currently issued by the CMA to 7-day forecasts.     

热带气旋垂直倾斜度估算及在强度分析中的应用

该文给出了热带气旋暖心垂直倾斜度参数F_TC-VGP(TC vertical gradient parameter) 的定义。使用卫星微波遥感的温度垂直分布以及热带气旋最佳路径数据等资料,对2009—2011年典型热带气旋的暖心垂直倾斜度进行计算,并研究其与气旋强度变化的关系。结果表明:暖心垂直倾斜度参数F_TC-VGP变化与气旋自身强度变化有较好的对应性,该参数的变化能够明显地指示气旋强度增强、减弱以及强度突变, 能够指示环境场变化 (冷空气侵入) 等;其与气旋强度变化的周期不同,在强度增强或减弱阶段,倾斜度参数是经过快速适应性调整才完成了对热带气旋变化过程的贡献。因此,F_TC-VGP参数的计算和研究结果实现了对于热带气旋内部三维结构特征的定量描述,可以准确把握热带气旋强度和变化趋势,并对热带气旋的监测、预报具有一定业务参考价值。     

自动气象站与人工观测的数据对比分析

利用2003年1月至2004年12月兖州自动气象站观测资料和人工观测资料,对各气象要素进行了对比分析并探讨了两者差异形成的原因。结果表明:两种观测方式的观测数据虽然有一定差异,但在允许的精度范围内,其中平均地面最低温度、平均地面最高温度、地面极端最低温度和地面极端最高温度总体差值较大。除仪器的性能和工作原理造成的差异外,观测环境的变化、人为操作和特殊的天气现象也是造成差异的重要原因。     

观测数据中气象站位置信息检验及应对策略研究

自动气象站位置信息是准确应用观测数据的前提,但受多种因素影响部分测站位置信息不准确客观存在。依据气象站位置信息的特点,设计了一套适用于观测数据中气象站位置信息检验评估的方法和流程,对2018年1月全国62 162个气象站逐小时观测数据中经纬度和海拔高度进行了检验。结果表明:(1)位置信息出现疑误的站点均为区域站;(2)位置信息的站点疑误率为4. 8%,且海拔高度出现疑误的概率大于经纬度,海拔高度和经纬度的站点疑误率分别为4. 2%和1. 3%;(3)随时间变化异常是位置信息疑误的主要表现形式,经纬度和海拔高度时间一致性检查的方法检出率分别为94. 9%和74. 5%。最后,依托MDOS建立了自动气象站位置信息综合监视流程,降低了位置信息疑误对后端应用的影响。     

广州自动气象观测站要素统计查询系统

广州市气象自动站要素统计查询系统针对广州地区自动站和本地业务进行设计，它以简单、直观的操作使预报员在日常天气监测预报业务中能简单、快捷、灵活地浏览和监测广州各站自动站的数据，及时开展如预警信号的发布等业务。     

OPERATIONAL FORECAST OF RAINFALL INDUCED BY LANDFALLING TROPICAL CYCLONES ALONG GUANGDONG COAST

Following previous studies of the rainfall forecast in Shenzhen owing to landfalling tropical cyclones(TCs), a nonparametric statistical scheme based on the classification of the landfalling TCs is applied to analyze and forecast the rainfall induced by landfalling TCs in the coastal area of Guangdong province, China. All the TCs landfalling with the distance less than 700 kilometers to the 8 coastal stations in Guangdong province during 1950—2013 are categorized according to their landfalling position and intensity. The daily rainfall records of all the 8 meteorological stations are obtained and analyzed. The maximum daily rainfall and the maximum 3 days' accumulated rainfall at the 8 coastal stations induced by each category of TCs during the TC landfall period(a couple of days before and after TC landfalling time) from 1950 to 2013 are computed by the percentile estimation and illustrated by boxplots. These boxplots can be used to estimate the rainfall induced by landfalling TC of the same category in the future. The statistical boxplot scheme is further coupled with the model outputs from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF) to predict the rainfall induced by landfalling TCs along the coastal area. The TCs landfalling in south China from 2014 to 2017 and the corresponding rainfall at the 8 stations area are used to evaluate the performance of these boxplots and coupled boxplots schemes. Results show that the statistical boxplots scheme and coupled boxplots scheme can perform better than ECMWF model in the operational rainfall forecast along the coastal area in south China.