西北太平洋热带气旋生成客观预测模型

该文提出一种西北太平洋热带气旋年生成活动的客观预测模型。研究大尺度环境因子对西北太平洋热带气旋年生成频次的作用,使用最小角回归算法对初始14个预测因子进行选择和降维,将资料集分为训练集（1979—2015年）和验证集（2016—2020年）,建立随机森林回归模型预测热带气旋年生成频次。分析环境因子对西北太平洋热带气旋生成位置的作用,使用逐步回归算法筛选影响显著的预测因子,建立局部泊松回归模型预测热带气旋生成空间位置的概率。结果表明:随机森林回归模型可以预测西北热带气旋频次的主要变化和趋势,揭示环境因子对西北太平洋热带气旋年生成频次的影响。局部泊松回归模型对于气旋生成位置概率有一定预测能力。利用随机森林回归模型和局部泊松回归模型模拟1979—2020年西北太平洋热带气旋生成,结果与观测基本一致,可见模型可为热带气旋危险性分析提供参考。     

西北太平洋热带气旋频数的年际、年代际变化及预测

利用1950-2009年60 a的热带气旋资料、NOAA海温、NCEP再分析资料及74项环流指数等资料,研究了西北太平洋热带气旋频数的年际、年代际变化特征,结果表明,西北太平洋热带气旋生成频数既有显著的年际变化,同时也存在明显的年代际变化。自1950年以来,西北太平洋热带气旋频数经历了一个先增加再减少的过程,其中转折点在20世纪70年代中后期,与之相对应,热带气旋路径频数也呈现明显年代际变化。在此基础上,通过分析前期春季海温场、大气环流异常及环流指数与夏季(6-10月)热带气旋生成频数的相关关系,选取了影响夏季西北太平洋热带气旋活动频数的预测因子,建立了一个夏季西北太平洋热带气旋生成频数的多元回归预测模型。检验结果表明,该模型能较好地拟合1951-2003年夏季西北太平洋热带气旋生成频数的年际变化,拟合率为0.6。对2004-2009年夏季热带气旋生成频数的独立样本预测试验表明,该模型对夏季西北太平洋热带气旋活动频数具有较好的预测能力,可以为热带气旋业务预报提供一定参考。     

西北太平洋热带气旋路径的历史模拟

基于IBTrACS提供的热带气旋最佳路径数据集,在统计分析历史热带气旋的发生年频次、发生位置、路径移动及强度变化等的基础上,建立了西北太平洋热带气旋轨迹合成模型。模型包括生成模型、移动模型、消亡模型及强度模型4个部分,并从地理轨迹密度、年登陆率、登陆风速分布三个方面,对模拟的气旋路径与历史气旋路径进行比较,以验证模型的准确性和可靠性。结果表明,构建的西北太平洋热带气旋全路径统计模拟模型稳健可靠,可进一步应用于研究区热带气旋的定量精细化的风险评估,能提高气旋风险灾害评估的可信度。     

影响福建热带气旋年季频数的投影寻踪回归模型

投影寻踪方法是一类处理高维问题,特别是高维非正态问题的新兴统计方法.通过普查北半球500 hPa、100 hPa、北太平洋海温以及500 hPa环流特征量与影响福建热带气旋年、季频数的相关,采用逐步回归筛选预测因子.然后,应用投影寻踪回归方法的基本思想和算法,建立福建热带气旋年季频数的PPR预测模型.结果表明,PPR模型的预测效果明显优于逐步回归预测模型,对福建热带气旋年季频数具有较好的预测能力.     

2004年西北太平洋和南海地区的热带气旋活动规律

21世纪以来,前几年在西北太平洋和南海地区发生和发展的热带气旋均为20个左右。而2004年竞达30个,是近几年来该地区热带气旋出现最多的一年,且大多集中在西北太平洋地区,在南海产生和发展的热带气旋较少、强度也较弱,在华南登陆的热带气旋相对较少,从而造成了我国海南、广东、广西等地夏秋两季的严重干旱。该文从热带气旋的发源地、移动路径、活动特征等方面对2004年西北太平洋和南海地区的热带气旋进行了分析。     

2008年西北太平洋热带气旋活动特征分析

对2008年西北太平洋及我国南海热带气旋的活动特征进行总结,并从多方面分析其成因.结果指出:2008年西北太平洋热带气旋活动的主要特征为生成总数少,源地集中,位置偏西;登陆数多、时间早;登陆地点偏南、时间集中等.其原因主要在于:在热带气旋的多发期副热带高压面积偏大、强度偏强、西伸脊点异常偏西,且脊线偏南,造成西北太平洋热带地区盛行偏东风,不利于热带扰动的生成和发展;同时,也使得在其南侧生成的热带气旋易在偏东气流的引导下登陆我国南方.另外,季风槽、垂直风切变、海表温度和热带辐合带上的对流活动等因子的异常分布都不利于热带气旋在西北太平洋东部海域生成,直接导致这一年热带气旋生成总数明显偏少,源地显著偏西.     

南海热带气旋强度预报的线性模型与非线性模型研究

以1980—2012年共33 a的6—10月在南海生成或西行进入南海海域的热带气旋样本为基础,采用线性回归方法和非线性人工神经网络方法,分别进行12～72 h各个预报时效的南海热带气旋强度预报模型建模研究。根据相同的热带气旋个例,相同的预报因子,将逐步回归预报模型、BP神经网络预报模型和遗传-神经网络预报模型进行比较。试验预报结果表明,非线性的神经网络预报模型比线性的回归模型有更好的预报能力;而同为非线性模型,遗传-神经网络模型比BP神经网络预报模型预报能力更强。      

近120年西北太平洋及其登陆中国的热带气旋统计分析

通过对近120年,西北太平洋热带气旋总数和登陆中国的热带气旋的统计分析,得到西北太平洋形成热带气旋和登陆中国的热带气旋的一些统计特征,同时对其活动特征也进行了分析.     

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。     

热带气旋强度预报的DTS方案

本文从动力-热力学方程出发。得到反映热带气旋强度变化的参数和几个物理因子.然后对这些因子和热带气旋强度变化之间的关系用统计方法进行处理,得到热带气旋强度变化的预报方程.124个历史样本的拟合结果和1981年台风的试报情况表明,线性模型的预报方程具有一定的预报能力.     

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.     

热带气旋路径集合预报试验

以MM5模式为试验模式，分别用增长模繁殖法（BGM）和模式物理过程扰（MPP）形成12个集合成员，对2005年登陆我国的8个热带气旋进行了52次路径集合预报试验，以寻找适合西北太平洋热带气旋路径的集合预报方法。结果表明:BGM方法的集合预报结果总体上好于控制试验结果，其中对强度较弱的热带气旋的集合预报效果更好。MPP方法的集合预报结果总体上不如控制试验结果，但对初始时刻强度达到台风的热带气旋的集合预报效果较好，集合预报相对于控制试验的改进效果明显。基于BGM方法和MPP方法集合预报的不同特点，将两种方法相结合形成扰动成员，这一综合方法的集合预报效果好于单一方法的集合预报效果。BGM方法和MPP方法的系统发散度总体上都偏小。     

热带气旋定量降水预报的动力相似方案

该文提出一个热带气旋定量降水预报(QPF) 的动力相似方案。方案应用热带气旋初始参数、历史过程的天气形势场和物理量场及数值预报产品, 构造预报区域内当前时刻至未来时刻环境要素场的多元客观相似判据。通过定义非线性的相似指数综合评估历史热带气旋样本与预报热带气旋在多元判据下的连续动态相似程度, 以此找到相似样本。应用相似样本的历史降水量记录进行相似指数的权重综合, 得到热带气旋未来6~48 h降水量的定点、定量预报值。预报试验表明该方案具有一定的预报技巧。     

Understanding of the Effect of Climate Change on Tropical Cyclone Intensity: A Review

The effect of climate change on tropical cyclone intensity has been an important scientific issue for a few decades.Although theory and modeling suggest the intensification of tropical cyclones in a warming climate,there are uncertainties in the assessed and projected responses of tropical cyclone intensity to climate change.While a few comprehensive reviews have already provided an assessment of the effect of climate change on tropical cyclone activity including tropical cyclone intensity,this review focuses mainly on the understanding of the effect of climate change on basin-wide tropical cyclone intensity,including indices for basin-wide tropical cyclone intensity,historical datasets used for intensity trend detection,environmental control of tropical cyclone intensity,detection and simulation of tropical cyclone intensity change,and some issues on the assessment of the effect of climate change on tropical cyclone intensity.In addition to the uncertainty in the historical datasets,intertwined natural variabilities,the considerable model bias in the projected large-scale environment,and poorly simulated inner-core structures of tropical cyclones,it is suggested that factors controlling the basin-wide intensity can be different from individual tropical cyclones since the assessment of the effect of climate change treats tropical cyclones in a basin as a whole.     

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。     

SOME ASPECTS OF OBJECTIVE FORECASTING OF TROPICAL CYCLONE MOTION

As shown in a statistical analysis of the relationship between environmental fields at varied timeand tropical cyclone motion, the forecasting ability of the initisl environmental field predictors for tropical cyclone motion decreases with the increase of valid time period of forecast;it is higher with these predictors at a fUture time than at an initial time. The work also indicates that for the tropical cyclone motion over a given period of valid forecast, better predictors appear at times mostly differing from thevalid periods; for periods at 48-120 h the environmental predictors at 48-72 h are more capable of forecasting. With statistical interpretation of NWP products, a predictive model for tropical cyclone motionis superior in performance over a statistical forecasting model that employes predictors of the initial field in the basic framework. The concluding remarks can be used as reference in the construction of an objective prediction model for tropical cyclone motion.     

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。     

Further experiments on cyclone track prediction with a quasi-Lagrangian limited area model

Summary Results of an earlier study of cyclone track prediction using a quasi-Lagrangian model (QLM) to generate track forecasts of up to 36 hours were reported by Prasad and Rama Rao (2003). Further experiments to produce track forecasts of up to 72 hours with an updated version of the same model have been carried out in the present study. In this case, the ability of the model to predict recent historical cyclones in the Bay of Bengal and Arabian Sea has been assessed. Analysis of some of the structural features of analyzed and predicted fields has been carried out. Such fields include wind distribution and vertical motion around the cyclone centre. In addition, the merging of an idealized vortex with the large scale initial fields provided by a global model, has been carried out for a particular case study of a May 1997 storm, which hit the Bangladesh coast. This current study has demonstrated that the model generates a realistic structure of a tropical cyclone with an idealized vortex. Performance evaluation has been carried out by computing the direct position errors (DPE). The results of which show that the mean error for a 24 h forecast is about 122 km, which increases to about 256 km for a 48 h forecast and 286 km for a 72 h forecast. These figures are comparable to similar errors in respect of tropical cyclone forecasts produced by an advanced NWP centre, viz., the UKMO global model during the corresponding period, 1997–2000 (obtained from UKMO web site). The average forecast errors of the UKMO model are 160 km for 24 h, 265 km for 48 h, 415 km for 72 h forecast ranges.     

近30年影响我国东南沿海的热带气旋降水强度变化特征分析

利用中国地面台站逐日降水资料和中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋最佳路径资料研究了1978～2007年影响我国热带气旋降水强度的变化及其对我国东南沿海盛夏降水变化的影响.近30年影响我国东南沿海盛夏的热带气旋降水增加是导致我国东南沿海盛夏降水显著增加的主要原因.仅从热带气旋降水来看,东南沿海和内陆(包括江西、湖南东部和湖北南部)热带气旋降水强度显著增加,而影响热带气旋降水频次略有增加.通过对雨量站与引起降水热带气旋的中心距离的变化分析发现:内陆地区影响热带气旋距离显著下降,近距离热带气旋引起降水的增加,是该区域热带气旋降水强度增加的主要来源;而东南沿海地区近距离热带气旋降水增加不明显,热带气旋降水强度的增加主要由于同距离热带气旋降水强度的增加.热带气旋经过频次的空间的变化结果证实,近30年经过中国沿海的TC个数变化不大,仅福建沿海一带略有增加,而内陆地区则增加明显,且经过该区域时热带气旋移动速度变慢,这均与该区域近距离热带气旋降水的增加一致.     

热带气旋登陆华南前后的强降水大尺度环境场特征

运用2001年和2002年7个热带气旋 (TC) 登陆华南前后的38个日降水量、NCEP/NCAR再分析资料以及卫星云图, 经普查和分析将TC造成的降水区划分为纬向型、经向型、NE—SW向型3种; 对各型高、中、低层中的主要气象因子作了详细分析, 如高层流场、中层副热带高压、低层急流和切变线或辐合线、整层水汽通量散度以及季风云涌等, 在此基础上归纳概括出了这些降水型各自前24 h的大尺度环境场特征概略模型图, 并对其强降水形成机理尽可能地给出了解释, 为TC登陆前后的超短期降水预报提供某种参考方法。