热带气旋路径强度预报——SAPC法

SAPC——逐段相似气候持续性热带气旋路径、强度预报方法，既考虑了热带气旋的气候持续性规律，又考虑了与现时热带气旋状态特别相似的历史热带气旋路径、强度变化规律，用不同的相似条件和权重，把气候路径、相似路径和持续性路径作了有机的统一。该方法克服了预报路径的大曲率变化，考虑了随时间、地点变化的热带气旋的气候规律，根据热带气旋的现时状态，即可随时制作路径、强度预报。历史资料和实际应用表明该方法有实用价值。     

数值预报对热带气旋移动路径的预报能力的检验

作者利用１９９５年６－１０月影响南中国海的１０个热带气旋实况资料以及５００ｈＰａ天气图，对日本地面２４小时数值预报和ＥＣＭＷＦ５００ｈＰａ为数值预报产品对热带气旋移动路径的预报能力进行检验和分析，结果表明；１．日本的２４小时地面数值预报对热带气旋的路径趋势有一定的预报能力，它对路径稳定的热带气旋预报能力较好，对热带气旋的突变转折预报能力较差。２．ＥＣＭＷＦ５００ｈＰａ数值预报对热带气旋的移动路长有     

应用相似预报方法预报热带气旋降雨量

1引言香港天文台过去一直利用气候方法作为参考，去预报热带气旋降雨量。这个方法是通过定出热带气旋当时及未来24小时的位置，然后计算出热带气旋在每一网格停留的时间，利用加权平均便可得出未来24小时的降雨量预测。现在，天文台已利用这个方法用电脑进行自动预报。这个业务预报方法，在预报热带气旋所带来的大雨时表现尚算理想。然而，它却经常低估热带气旋所带来的大暴雨。在过去，相似预报方法主要应用在预报热带气旋路径方面。若应用在降雨量预辑上，却受制于预报路径的准确度和热带气旋历史资料的多寡。随着科技的进步，近年天文台…     

人工智能技术的热带气旋预报综述(之一)——BP神经网络和集成方法的热带气旋预报研究和业务应用

热带气旋路径和强度的客观定量预报是当前热带气旋预报研究和业务预报工作中的重点和难点。简要介绍了有关热带气旋业务预报技术的研究现状,综述了人工智能神经网络技术方法中最广泛使用的BP神经网络模型、进化计算遗传算法—神经网络的热带气旋路径、强度集成预报方法,以及近十多年来,这些方法在实际业务预报中与国内外主要数值预报模式及其他客观预报方法预报性能的对比分析,指出了人工智能神经网络和遗传神经网络集成预报方法等在热带气旋强度、路径预报中的优势和不足,并提出了未来更深入研究需要关注的重点关键问题。     

GOES-9云图资料在热带气旋路径相似预报中的应用

利用1996～1999四年的GMS-5红外云图资料、NCEP资料和〈台风年鉴〉给出的热带气旋资料,以及GOES-9红外云图资料,使用逐步相似法对2004年热带气旋进行了路径预报试验.结果表明,GOES-9资料与GMS-5资料可以融合使用,用云图灰度场结合高度场作相似预报的方法可以实现热带气旋移动路径的定量预报,表现了较好的准确性,具有良好应用前景.     

热带气旋路径趋势数值预报的试验研究

给出了一个嵌套于欧洲中期天气预报中心全球谱模式中的套网格模式，用于预报热带气旋路径趋势，提出了一种以欧洲中期天气预报中心提供的时距为24小时的预报场为基础的“接力预报”方法；设计了五种不同的“接力预报”方案；并对8507号和8509号两个热带气旋就各种不同预报方案进行了数值预报试验。结果表明，本模式对热带气旋路径趋势具有较强的预报能力，对疑难路径也具有一定的预报能力，为开展热带气旋的路径趋势预报提供了一个新的途径。文中还对影响热带气旋路径趋势的一些主要因子结合各预报结果进行了分析，为模式尽早投入业务提供了一定的依据。     

综合评估环境场影响的热带气旋路径客观相似预报模式

提出一个综合评估环境场影响的热带气旋路径客观相似预报模式。模式应用热带气旋参数、初始和未来环境场，构造客观的相似判据。通过定义非线性的相似指数综合评估历史热带气旋样本在多元判据下的相似程度，从而找到相似样本。应用相似样本的历史路径进行坐标变换和相似指数的权重综合，得到预报路径。模式检验和预报试验表明该模式具有预报技巧。     

2013年欧洲中心台风集合预报的检验

广州中心气象台利用中国气象局下发的欧洲中心台风集合预报数据,制作了台风集合预报产品,供业务参考应用。利用欧洲中心台风集合预报数据,对2013年1307—1331号热带气旋的集合预报路径和强度进行检验,通过对比集合平均、模式高分辨率确定性预报和预报员主观预报,发现路径集合平均在24~120 h预报误差最小;在有限的预报样本数中,从热带风暴到台风级别的热带气旋,各预报时效路径集合平均的误差随强度增强而减小;强引导气流背景下的热带气旋预报误差小于弱引导气流的误差。对比强度集合平均和模式高分辨率确定性预报,发现各时效集合平均的误差比确定性预报大,随着预报时效的延长误差没有明显增大或减小的趋势,而且强度集合平均预报,在中心最低气压、中心最大风速、热带气旋等级都表现出明显的系统性偏弱特征;对不同级别的热带气旋强度预报,集合平均的误差随强度增强而增大,即强度集合预报对强度较弱的热带气旋有更高的准确率;对比受强、弱引导气流影响的两类热带气旋,集合平均对受弱引导气流影响的一类预报误差更小。     

热带气旋奇异向量在GRAPES全球集合预报中的初步应用

基于副热带奇异向量的初值扰动方法已应用于GRAPES （Global and Regional Assimilation PrEdiction System）全球集合预报系统,但存在热带气旋预报路径离散度不足的问题。通过分析发现,热带气旋附近区域初值扰动结构不合理导致预报集合不能较好地估计热带气旋预报的不确定性,是路径集合离散度不足的可能原因之一。通过建立热带气旋奇异向量求解方案,将热带气旋奇异向量和副热带奇异向量共同线性组合生成初值扰动,以弥补热带气旋区域初值扰动结构不合理这一缺陷,进而改进热带气旋集合预报效果。利用GRAPES全球奇异向量计算方案,以台风中心10个经纬度区域为目标区构建热带气旋奇异向量求解方案,针对台风“榕树”个例进行集合预报试验,并开展批量试验,利用中国中央气象台最优台风路径和中国国家气象信息中心的降水观测资料进行检验,对比分析热带气旋奇异向量结构特征和初值扰动特征,评估热带气旋奇异向量对热带气旋路径集合预报和中国区域24 h累计降水概率预报技巧的影响。结果表明,热带气旋奇异向量具有局地化特征,使用热带气旋奇异向量之后,热带气旋路径离散度增加,路径集合平均预报误差和离散度的关系得到改善,路径集合平均预报误差有所减小,集合成员更好地描述了热带气旋路径的预报不确定性;中国台风降水的小雨、中雨、大雨、暴雨各量级24 h累计降水概率预报技巧均有一定提高。总之,当在初值扰动的生成中考虑热带气旋奇异向量后,可改进热带气旋初值扰动结果,并有助于改善热带气旋路径集合预报效果。      

数值预报产品检验和评估

通过国家级数值预报T213模式、EC模式下发产品对影响海南的热带气旋主观性检验结果表明,T213模式不管是对稳定路径还是转折路径的热带气旋在生成、移动路径以及登陆点都与实况相差很大;而EC模式对不管是转折还是稳定路径的热带气旋,都能够对移动路径、登陆点以及转折点都能够做出准确的预报;而在客观性检验的结果中也可看出T213模式和EC模式的预报能力的优劣性。因此,总体来说,在热带气旋的数值预报产品中,EC模式的预报能力明显比T213模式强,具有很高的参考意义。另外在温度场的预报中,T213模式相对于MM5模式,其预报能力具有一定的可信度,在日常预报中具有参考价值。     

A SIMULATION STUDY OF THE INFLUENCE OF LAND FRICTION ON LANDFALL TROPICAL CYCLONE TRACK AND INTENSITY

A quasi-geostrophic barotropic vorticity equation model is used to simulate the influences of topographic forcing and land friction on landfall tropical cyclone track and intensity. The simulation results show that tropical cyclone track may have sudden deflection when the action of topographic friction dissipation is considered, and sudden deflection of the track is easy to happen and sudden change of tropical cyclone intensity is not clear when the intensity of tropical cyclone is weak and the land friction is strong.The land friction may be an important factor that causes sudden deflection of tropical cyclone track around landfall.     

AN EFFECTIVE APPROACH TO SHORT-AND MEDIUM-RANGE PREDICTION OF TRACK AND INTENSITY OF TROPICAL CYCLONES

An objective prediction approach to the 6 h-144 h track and intensity of tropical cyclones over the northwestern Pacific is proposed. On the basis of both analog deviation technique and completed historical sample curve library, the track or intensity prediction for each forecast period are determined respectively through the optimum weighted superposition of displacement or intensity change of the cases, with different number and weighted coefficient corresponding to minimal analog deviation, from different tropical cyclone or different stage of the same cyclone. so that the prediction results for both forecast period and entire process are optimal. The verification suggests that the approach exhibits better forecast performance than other previous forecast methods by having remarkable decreasing forecast errors in short-and medium-range forecast of both track and intensity,and that the approach can also be used to predict effectively the decay process of tropical cyclone and is able to predict anomalous track and tropical depression.     

陆地摩擦对登陆热带气旋路径和强度影响的模拟研究

采用准地转正压涡度方程模式，对地形强迫和陆地摩擦作用下登陆热带气旋的路径和强度进行了模拟研究。模拟结果表明：在考虑地形摩擦耗散作用时，热带气旋可能出现路径的突然偏折；在热带气旋强度比较弱而陆地摩擦作用比较强的情况下，热带气旋路径容易发生突然偏折，且其强度的突然变化不明显；陆地摩擦作用可能是造成登陆前后热带气旋路径突然偏折的一个重要因素。     

登陆热带气旋路径和强度预报的效益评估初步研究

近年来有关热带气旋(TC)灾情的评估指标和方法的研究取得明显进展,但较少涉及TC预报对减少灾害损失的贡献(即效益)分析。基于中央气象台的TC实时路径和强度预报,针对登陆中国大陆的TC,初步分析了TC的路径和强度预报误差与其造成的直接经济损失之间的可能关系,并在此基础上建立了包含TC路径和强度预报误差的TC直接经济损失的预估模型。TC登陆前后24 h的路径和强度预报误差与TC所致直接经济损失均呈正相关关系;对于单个登陆TC而言,若24 h TC路径预报误差每减小1 km可减少因灾直接经济损失约0.97亿元,若强度预报每减小1 m/s可减少因灾直接经济损失约3.8亿元(以2014年为基准年)。可见,提高TC路径和强度预报精度对于减灾的效益巨大,且当前尤以提高强度预报能力的效益为佳。      

冬季太平洋SST异常对风暴轴和急流的影响

利用观测资料分析了冬季太平洋表温度异常对风暴轴和急流的影响。结果表明：在冬季黑潮区域正ＳＳＴ异常进,风暴轴和急流均明显北移,并且风暴辆的强度在入口区显著增强,急流核的中心强度却变化不大;而在冬季赤道中,东太平洋地区正ＳＳＴ异常时,风暴轴和急流主要向东南方向明显扩展,强度也在太平洋中东部显著增强,但急流核的中心强度同样变化不大。     

GRAPES_TYM改进及其在2013年西北太平洋和南海台风预报的表现

2013年国家气象中心对GRAPES_TYM进行了改进,包括集成GRAPES-Meso模式相关改进（即基础模式升级）、对流参数化过程由Simplified Arakawa-Schubert（简称SAS）升级为Meso-SAS,并对涡旋初始化方案进行优化。7个典型个例试验统计分析表明,基础模式升级可使72 h平均路径误差减小10%,在基础模式升级的基础上对流参数化方案的升级可使72 h平均路径误差减小20%,涡旋初始化方案的优化可使72 h平均路径误差进一步减小10%。基础模式的升级和对流参数化方案的升级对GRAPES_TYM的预报路径系统右偏有明显改进;基础模式升级对强度预报的影响不明显,Meso-SAS的应用对12~48 h强度预报的改善效果较显著,而台风初始化方案的优化可以减小6~24 h预报时段内的强度预报误差。2013年全年台风回算结果表明,升级后的GRAPES_TYM其48~72 h后的路径预报误差较准业务系统减小15%~20%,最大风速预报误差减小4%~16%。      

IMPROVED SCHEME OF AXISYMMETRIC TYPHOON BOGUS MODEL AND ITS IMPACT ON NUMERICAL SIMULATION OF TYPHOON NOCKTEN （NO.0405）

There is distinct difference in the tangential wind profile between different typhoons in the western North Pacific. At present, only two parameters, maximum wind and radius of maximum wind, are used in NCAR-AFWA bogus for MM5 mesoscale numerical model. As a result, sometimes the outer structure of typhoon cannot be described accurately. The tangential wind profile of NCAR-AFWA bogus is improved by introducing radii of 25.7 m/s and 15.4 m/s, and then the track and intensity of Typhoon Nockten (No.0425) are simulated. The results show that the simulations of track and intensity of typhoon both have been improved by simultaneously introducing the radii in the tangential wind profile of typhoon bogus. At the same time, there is improvement in the gale wind range of the typhoon simulated.     

EXPERIMENTS OF ENSEMBLE FORECAST OF TYPHOON TRACK USING BDA PERTURBING METHOD

A new method, BDA perturbing, is used in ensemble forecasting of typhoon track. This method is based on the Bogus Data Assimilation scheme. It perturbs the initial position and intensity of typhoons and gets a series of bogus vortex. Then each bogus vortex is used in data assimilation to obtain initial conditions. Ensemble forecast members are constructed by conducting simulation with these initial conditions. Some cases of typhoon are chosen to test the validity of this new method and the results show that: using the BDA perturbing method to perturb initial position and intensity of typhoon for track forecast can improve accuracy, compared with the direct use of the BDA assimilation scheme. And it is concluded that a perturbing amplitude of intensity of 5 hPa is probably more appropriate than 10 hPa if the BDA perturbing method is used in combination with initial position perturbation.     

SAMPLE OPTIMIZATION OF ENSEMBLE FORECAST TO SIMULATE TROPICAL STORMS (MERBOK, MAWAR, AND GUCHOL) USING THE OBSERVED TRACK

Nowadays, ensemble forecasting is popular in numerical weather prediction (NWP). However, an ensemble may not produce a perfect Gaussian probability distribution owing to limited members and the fact that some members significantly deviate from the true atmospheric state. Therefore, event samples with small probabilities may downgrade the accuracy of an ensemble forecast. In this study, the evolution of tropical storms (weak typhoon) was investigated and an observed tropical storm track was used to limit the probability distribution of samples. The ensemble forecast method used pure observation data instead of assimilated data. In addition, the prediction results for three tropical storm systems, Merbok, Mawar, and Guchol, showed that track and intensity errors could be reduced through sample optimization. In the research, the vertical structures of these tropical storms were compared, and the existence of different thermal structures was discovered. One possible reason for structural differences is sample optimization, and it may affect storm intensity and track.     

冬季北太平洋风暴轴的年际变化及其与500hPa高度以及热带和北太平洋海温的联系

文中研究了冬季北太平洋风暴轴的年际异常及其与500hPa高度以及热带和北太平洋海温的联系。结果发现,各年冬季北太平洋风暴轴的中心强度和位置具有显著的年际差异。对15个冬季北太平洋风暴轴区域500hPa天气尺度滤波位势高度方差与热带和北太平洋海温的SVD分析表明,第一对空间典型分布反映了赤道中、东太平洋区域海温异常对风暴轴年际变化的影响,而第二对空间典型分布反映了黑潮区域海温异常对风暴轴年际变化的影响。进一步的合成分析显示,赤道中、东太平洋区域海温异常主要影响冬季北太平洋风暴轴的东西摆动和中、东端的强度变化,而黑潮区域海温异常则主要影响冬季北太平洋风暴轴中、西端的强度变化和南北位移。并且这种影响分别与500hPa高度场上的PNA遥相关型和WP遥相关型有密切联系。