新型台风海洋网络气象信息系统的设计与实现

该文将时空数据模型的概念引入台风海洋网络气象信息系统,旨在构建一个多源、异构气象服务产品与数据按照统一的时空数据模型进行组织、集成和融合,并在互联网上实时展现的信息系统平台。介绍了该系统的设计思路和技术框架,同时分析了该系统中引入时空数据模型的技术难点和关键技术,重点展示了系统构建成型后能实现的主要功能,包括台风路径信息与卫星云图、天气形势场等多种气象信息的叠加显示;多功能历史台风路径信息查询;台风实况路径信息与城市风雨监测实况、卫星云图、雷达图的同步动画显示;气象灾害预警信息、气象资讯、城市天气实况及预报等内容的集成发布等。该研究成果已在中国天气台风网（typhoon.weather.com.cn）得到实际应用。     

辽宁台风实时资料库和历史资料库及其检索系统

一、引言为能快速、形象地为预报和科研人员提供实时台风路径、历史台风路径和相应天气资料,我们在 IBM-PC 机上应用 BASIC 和汉字 dBASE-Ⅲ语言建立了《辽宁台风实     

台风海域实时海洋监测及其应用研究综述

简要阐述了台风海域实时海洋监测及其对台风预测预报的重要意义,以及利用卫星跟踪的自动剖面浮标实时监测海洋环境要素的必要性和迫切性;同时也回顾了国内外学者利用少量来自海上的自动剖面浮标观测资料,在天气/气候领域的基础研究中所取得的初步成果,呈现了自动剖面浮标在台风海域组网实施实时海洋监测及其有望提高对台风强度和路径,乃至生成源地预测预报水平的广阔前景。     

订正JMH的台风路径预报

通过对JMH台风路径预报误差检验和分析,提出了一种台风路径短期预报的方法.即以JMH数值预报的台风位置为基础,应用当时能收集到的数值预报产品和实时资料,对台风位置进行订正.     

PC—1500计算机台风路径相似系统

一、功能 台风预报中,常常要寻找路径相似的历史台风作为预报参考,用人工翻阅历史路径找相似的办法,不但不客观,而且难以从历史相似路径中归纳出一个定量的预报结论。我们把相似法应用于PC—1500计算机,建立了南海范围台风路径相似预报系统。系统具有以下功能: (1)只需输入台风的初始资料(包括所在月份、现在位置、前6和前12小时的位置),机器根据给定的相似条件,在历史台风资料库中自动选出相似台风个例,打印其名称;     

台风雷达三维组网产品显示系统研制

在台风组网产品生成系统的基础上,根据台风监测预警的实际情况,开发台风雷达三维组网产品显示系统。该显示系统兼顾实时处理和历史数据分析的需求,实现了台风三维组网产品的实时监测、动画显示、风场叠加等多种功能,并运用切面插值算法、台风非对称性方向识别算法实现了最大对称轴和非对称轴的自动定位及其切面显示、台风不同距离的平均RHI切面显示。介绍显示方法、相关算法和主要功能模块,并使用 “黑格比”台风作为实例,结合图像分析台风的非对称性和移动路径、强回波区、螺旋雨带的对应关系,取得良好的应用效果。     

气象电视传媒服务技术的自动化处理

通过电视传播气象资讯已经成为气象服务社会的一个重要渠道。气象电视传媒服务技术旨在实现电视自动播放本地化实时气象服务信息,以满足公众及时而直观地了解当地气象资讯的需求和政府相关部门等用户参与发布信息的工作需求。主要研究的内容有:1信息自动生成处理技术(气象信息自动采集、用户互联网信息发布以及信息自动转化为视频、图像、文字的处理技术);2实时气象信息向特定终端的自动传输技术。     

2019年影响中国台风的降水预报误差及其来源研究

针对2019年影响中国的8个台风,利用面向降水对象的CRA(contiguous rain area)方法研究了欧洲中期天气预报中心确定性预报的降水误差来源,及其在不同预报时段和降水量级下的变化趋势,分析了台风路径预报误差与降水对象的CRA位置误差之间的相关性,对比计算了台风路径修正与CRA shifting方法对于改进降水预报的作用,并评估了台风降水概率分布、径向分布和非对称分布的预报误差。结果表明:总体而言,台风降水预报的主要误差来自于位置误差和形态误差;除特大量级降水以外,台风降水对象的CRA位置误差与路径误差显著相关,通过修正台风路径能改进降水预报,但其效果要逊于CRA shifting方法;预报的台风降水概率密度分布形态与观测总体上较为一致,但台风核心区内的预报降水强度均大于观测;台风登陆或靠近我国沿海前后,预报降水较观测更靠近台风中心,且略滞后于观测,预报降水的非对称性明显弱于观测。     

2022年西北太平洋和南海台风活动特征和预报难点分析北大核心CSCD

利用1949—2021年中国气象局台风最佳路径资料、2022年中央气象台台风路径和强度实时业务资料、欧洲中期预报中心ERA-Interim逐6 h再分析资料等,对2022年西北太平洋和南海台风活动的主要特征进行分析。结果表明:2022年,台风活动的阶段性、群发性特征明显,生成位置偏北偏西,登陆我国的台风数量偏少、强度偏强,自2019年以来,已连续4年登陆台风个数偏少。预报误差分析表明,在台风生成初期、台风与西风带结合后转向以及多台风(低压)活动期间的路径预报误差较大。进一步分析台风暹芭、梅花和轩岚诺的预报难点,结果表明:“暹芭”北侧的大陆高压和高层急流的预报偏差是导致后期路径预报调整的主要原因;“梅花”登陆后陆上路径预报偏差主要由模式对引导气流的预报偏差所致;“轩岚诺”路径和强度变化复杂,在其快速加强和快速减弱的速率、结构变化导致的强度波动和尺度变化等方面存在预报偏差。     

台风卡努路径及其风雨特征分析

台风卡努是2005年继台风麦莎后再次正面袭击台州的台风,创下了登陆浙江台风的多项历史记录。对其路径及台州内陆和沿海持续大风、区域性大暴雨、降水分布等进行分析,发现与稳定的西太平洋副热带高压、西风带系统、相关物理量及登陆点位置等有密切关系。     

GRAPES区域集合预报条件性台风涡旋重定位方法研究

为了在集合预报中更合理描述台风涡旋中心定位的不确定性,采用2009—2018年中国气象局和日本气象厅台风最佳路径数据,分析台风最佳路径涡旋中心定位的不确定性特征,在此基础上设计条件性台风涡旋重定位方法（Conditional Typhoon Vortex Relocation,CTVR）,构建集合成员台风涡旋中心重定位阈值条件、台风涡旋分离数学处理及涡旋重定位等数学处理过程,利用中国气象局数值预报中心区域集合预报系统（Global/Regional Assimilation and Prediciton System-Regional Ensemble System,GRAPES-REPS）对2018年西北太平洋上的3个台风（1808号“玛莉亚”、1824号“谭美”和1825号“康妮”）进行轴对称结构和轴对称+非对称结构条件性台风涡旋重定位两种方案的集合预报试验和检验评估。结果表明:（1）中国气象局和日本气象厅台风最佳路径误差平均值为13.72 km,可视为台风涡旋中心定位不确定性的合理估计值;（2）统计检验结果和典型个例分析表明,采用轴对称结构和轴对称+非对称结构条件性台风涡旋重定位方法的台风集合预报路径误差及集合预报一致性结果比较接近;（3）条件性台风涡旋重定位方法可以有效改进GRAPES-REPS区域集合预报台风路径概率预报效果,如台风路径集合预报平均误差有所减小,集合预报一致性（路径离散度与路径均方根误差比值）增大,特别是预报初期概率预报效果改进更为显著,而预报中后期改进有限;（4）通过对“玛莉亚”台风集合预报诊断分析发现,经过条件性台风涡旋重定位后,各集合成员的台风路径误差在预报初期明显减小且路径收敛,但随着预报时效的延长台风路径逐渐发散。应用条件性台风涡旋重定位方法后,台风涡旋环流与大尺度环境场仍然比较连续协调,且台风涡旋环流外的大尺度环境场具有一致性特点,最低气压误差、最大风速误差和降水预报技巧基本不变。可见,条件性台风涡旋重定位方法的应用可以提供更准确的台风路径预报不确定性信息,帮助预报员做出更准确的预报决策。      

台风及海洋气象一体化预报平台的开发与应用

台风及海洋气象一体化预报平台为面向台风和海洋气象业务的预报预警服务的支撑系统,集数据采集、转换、预报、分析、产品制作、发布等功能于一体。该平台基于人机交互气象信息处理和天气预报制作系统MICAPS4（Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System Version 4）框架开发,结合台风、海洋气象新型的观测和预报数据,实现台风、海洋气象数据的集约化检索与显示、精细化格点编辑、台风和海洋气象产品制作、产品发布等功能。台风及海洋气象一体化预报平台设计基于面向服务和分层体系结构,采用组件化设计方法,涵盖数据解析、分析处理、产品制作、交互工具、配置管理等核心组件,形成可扩展的业务功能模块和二次开发接口,目前已作为中央气象台台风海洋气象预报预警业务的主要平台投入使用。     

国家气象中心台风数值模式的改进及其应用试验

在国家气象中心台风数值模式中进行了扩大预报区域,两次嵌入人造台风模型和模式网格初始移动3个方案试验。试验结果表明:3个方案对台风路径预报效果都有所改进。该文还介绍了应用国家气象中心台风数值模式进行台风中心强度预报的进展。     

基于深度图像目标检测的智能台风涡旋识别技术

基于2005—2020年的中国气象局台风最佳路径数据集以及葵花(Himawari)8和风云(FY)卫星云图数据,首先将卫星原始数据转换为FULLDISK灰度图像作为台风涡旋识别技术的图像来源,并制定新的VOC (Visual Object Classes)标注规范,构建了样本标注数据集。利用运行速度快、识别准确率高的人工智能领域经典目标检测SSD(Single Shot MultiBox Detector)模型作为台风涡旋识别的基础模型,并针对台风涡旋识别的独特性,特别是弱涡旋识别困难,提出一种迭代的SSD目标检测模型,明显提高了台风涡旋的识别精度。通过目标检测技术对卫星云图进行智能特征分析、抽取、识别和定位,实现了自动涡旋正确识别和定位,最终建立了智能台风涡旋识别技术。测试结果显示:该技术对强热带风暴级以下强度台风涡旋正确识别率为40%~80%,对强热带风暴级及以上强度台风涡旋正确识别率达90%以上,能够精准识别强台风级及以上强度涡旋,该技术为今后业务利用高时空分辨率卫星图像对台风进行实时精密监测提供了技术支撑。      

GIS技术在台风预报服务产品制作系统中的应用

根据台风预报业务的实际需求,建立了基于GIS技术的台风预报服务产品制作系统。提出了采用地图表达技术的台风数据可视化方案,讨论了基于空间插值与动态缓冲的台风预报概率圆生成算法,利用叠加分析技术完成了台风路径影响范围分析功能,并提供了一键式材料快速制作功能。业务化运行结果表明:GIS技术能够实现功能建设,较好地满足了目前中央气象台台风预报服务产品制作需求。     

2019年西北太平洋和南海台风活动概述

应用中央气象台业务实时资料和中国气象局台风最佳路径资料对2019年发生在西北太平洋和南海的台风活动主要特征以及主要影响我国的台风路径、强度及风雨情况进行了统计分析和论述。2019年西北太平洋和南海共有29个台风生成,较多年平均值偏多2个;秋季台风异常活跃,生成数较常年明显偏多;台风整体强度偏弱,超强台风数与常年持平;有5个台风登陆我国,较多年平均值略偏少;登陆台风平均强度较多年平均值明显偏弱,但台风“利奇马”登陆强度强、风雨影响重。     

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。      

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。      

台风路径实时数值预报的初步试验

根据国家气象中心建立的台风路径数值预报试验系统，引入了模型台风。模型台风是利用获得的场面参数构成的，然后再叠加到客观分析场上作为台风路径预报的初始场。引入模型台风后，无论是台风中心位置还是其流场、质量场与实际观测比较接近，且预报效果有一定提高。利用模型台风对1992年Eli（9205号）和Janis（9210号）台风进行了实时的预报试验。结果表明对这二个台风的移动趋势基本上能预报出来，预报的台风路径与实况进行了对比，并与气候持续预报作了比较，效果较好。