一种台风过程雨量的相似预报方法

提出一个台风过程雨量的定点、定量预报方法。方法应用台风初始参数、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,综合评估历史台风样本与预报台风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雨量记录进行相似指数的权重综合,得到台风未来雨量的定点、定量预报值。预报试验表明该方法具有一定的预报技巧。     

光流法在台风路径预报检验与订正中的应用

本文在台风路径预报检验与订正方面引入了光流法,结果表明:①利用光流检验方法,可以将位势高度场的预报误差分解为强度、位移和角度3种误差场,实现整个误差场的量化。利用位移和角度误差场即可进行台风路径预报的检验和订正。②从"莫兰蒂"台风过程可以看到,对相同的过程,不同数值模式一般表现不同。对一次台风过程可以连续跟踪不同数值模式的预报偏差,从中发现预报稳定性最好的模式,再利用这个模式的位移和角度误差进行台风路径预报的订正,这也是提高台风路径准确度的一个有效途径。     

从2005年台风数值预报误差探讨决策预报中的几个问题

通过2005年5个台风9种数值模式在各时段的登陆点预报误差统计分析，结合各次台风过程天气形势的分析，探讨数值预报模式对台风路径的预报能力，并对台风决策预报服务中的几个问题提出探讨意见。统计分析结果表明，数值模式对台风路径的72-96小时预报的平均误差较大，当天气形势出现较大的变化和调整时，预报有可能出现一致性的误差。     

国家气象中心台风数值预报系统的发展

回顾了自"八五"科技攻关以来国家气象中心台风数值预报业务系统的发展历程,包括我国第一代区域模式台风数值预报系统、全球谱模式台风数值预报系统以及中国气象局自主发展的GRAPES全球模式及区域台风数值预报系统。比较不同时期台风数值预报系统的关键技术特征和预报性能,重点介绍GRAPES区域台风模式的主要技术成果,并对国家级台风数值预报系统未来5年的发展进行展望。     

ATOVS微波观测对2008年台风预报影响的初步评估

为了评估同化ATOVS卫星微波资料在台风数值预报中的影响,利用中尺度模式WRF和三维变分同化系统WRFDA,采用国家卫星气象中心接收处理的卫星微波温度计AMSU-A辐射率L1c数据集,针对在2008年台风季中影响我国大陆的8个台风典型,开展批量卫星资料同化和数值预报试验。对同化效果的检验和对同化前、后西太平洋副热带高压的分析表明:AMSU-A资料对台风预报有改进作用,在44%的48 h预报样本中同化后路径有改善;同化微波资料后,副热带高压的改变直接影响台风路径。      

台风集合预报研究进展

台风数值预报是防台减灾的关键,而集合预报是体现和减少数值预报不确定性的常用方法。本文对近年来台风集合预报方法的研究进展进行了梳理和总结,涉及初值集合扰动、模式扰动技术以及基于统计的台风集合预报后处理技术。对全球几个主要集合预报系统的发展及我国的区域台风集合预报系统做了回顾。最后,在回顾的基础上,讨论和提出了关于台风集合预报仍存在的问题及未来可能的研究方向。     

一个改进的台风路径统计预报业务模式

本文重点对原方案的样本资料、因子选择、处理方法等方面作了扩充和改进,试验了多种统计预报模型;同时考虑了双台风和打转台风的预报问题。从而提出一个改进的台风路径统计预报模式,将预报时效从60小时延长到72小时。并对1986年和1987年共11个台风的45次独立样本进行了预报检验。结果表明,改进后的业务预报模式的预报能力确有明显的提高。      

台风数值预报技术研究进展

介绍了近年来台风涡旋初始化技术、台风数值预报模式技术,以及台风数值预报中的关键物理过程等数值预报技术的研究进展情况。     

夏季南海台风移动路径的一种客观预报方法

以1960—2003年共44a夏季的7月、8月、9月西行进入南海海域的台风样本为基础,综合考虑南海台风移动路径的气候持续因子和数值预报产品物理量因子,运用条件数方法选取因子并建立回归方程,进行台风路径预报模型的预报建模研究。通过对比分析发现,基于条件数方法的南海台风移动路径模型具有较好的预报效果,7月、8月、9月3个月24h台风路径预报的平均距离误差为153．9km,预报能力明显高于目前国内外的其他一些台风路径客观预报方法。该方法的预报精度相对于逐步回归方法有了很大的提高,相对于气候持续法也为正的预报技巧水平。     

台风大风预报研究回顾

大风是台风引发的三大灾害之一,考虑到现有的台风大风研究相对较少、预报经验也比较不足,因此对其预报方法进行回顾总结具有十分重要的意义。从经验预报、统计预报、数值模式预报及数值预报产品释用等4个方向梳理了台风大风预报技术的研究与应用现状:天气图、卫星云图和雷达图是经验预报中非常重要的工具;统计预报根据方法的不同可细分为回归预报、客观相似预报和气候持续性预报;数值模式预报方面,国内外多家机构都研发了相应的台风大风预报产品;数值预报产品的释用目前则包含了动力释用、统计释用和人工智能释用。同时总结了上述4类预报方法各自的优势和不足。最后,讨论了未来研究与实际业务中进一步提高台风大风预报能力的可能发展方向。     

台风网格风场主客观融合技术的应用及评估

针对实际预报工作中,台风主观预报和模式风场客观预报不一致的问题,基于南海台风模式(CMATRAMS)资料、实时台风主观预报资料,采用一种考虑下垫面作用的动力解释应用方法TCwind,得到了能较合理描述台风风场的数学方程组,结合网格预报技术,进行台风主观预报和模式风场的主客观融合,实现了台风风场预报的订正,能为网格预报提供有效辅助。以实时台风主观预报为评判标准,检验评估了2018—2019年西北太平洋所有台风的融合订正效果,发现订正后的台风风场中心能较准确地向主观路径预报调整;台风中心附近最大风速相较模式显著增强,趋近主观强度预报;台风环流风速比模式原始风速增大,风场结构分布相比模式原始风场也更合理。      

典型相关分析在台风路径预报中的应用

本文通过对500hPa上的五个因子场分别与台风中心未来48小时和60小时经纬度的预报量场进行典型相关分析,求出由各因子场组成的典型变量,以此作为预报因子,再结合经实践证明预报效果较好的天气学经验因子,用逐步回归方法建立台风中心未来48小时和60小时的路径预报方程。通过对历史样本的拟合和实际试报,表明该方程的预报能力有明显的提高;典型变量权重系数的地理分布与因子场的天气学意义基本吻合。      

复共线性关系对逐步回归预报方程的影响研究

针对气象预报中常用的逐步回归预报建模方法,由于没有直接考虑筛选出的预报因子之间可能存在复共线性关系会影响气象预报方程的预报性能问题,提出了在初选的大量气象预报因子(自变量)中,采用条件数计算分析方法,选择复共线性关系小的预报因子组合建立预报模型的方法.以重要气象灾害的预报难点--台风预报为例,用大样本分别建立了12个台风移动经度、纬度的条件数预报方程和逐步回归预报方程.对比分析结果表明,由于条件数计算分析有效控制了预报因子间的复共线性关系,因此,在相同的预报因子(自变量)和预报对象(因变量)条件下,分月建立的条件数台风移动路径预报方程,虽然历史建模样本的拟合精度略低于逐步回归预报方程,但是对独立样本的预报精度明显提高,其中7、8和9月条件数预报方程的预报误差平均为153.9 km,而相应的逐步回归预报误差平均为229.2 km,两者相差75.3 km.进一步研究发现,在F值分别取1.0、2.0和3.0的情况下,建立的台风移动路径的逐步回归预报方程,其预报误差也明显大于条件数预报方程.另外,由于预报因子组合的复共线性的影响,逐步回归方程还出现了在个别点预报误差极大的不合理情况.     

Shapley-模糊神经网络方法在华南台风卫星云图的长时效滚动预测中的应用

为了更好地利用大量的卫星云图观测资料来提高台风暴雨的预报能力,解决并提高对台风强降水云系变化的预报精度,延长对未来云系变化的预报时效,构建基于合作对策Shapley-模糊神经网络的华南区域台风卫星云图非线性智能计算滚动集合预测模型,对增强卫星云图资料在台风暴雨天气预报中的实用性和及时性具有重要意义。依据2013—2016年华南区域台风影响过程的卫星云图,采用类似于数值预报模式的集合预报方法,通过对间隔6 h的卫星云图云顶亮温样本序列做经验正交函数分解,将提取出的时间系数作为云图预报建模的预报分量。考虑台风云系的发展变化主要受云团环境物理量场的影响,利用数值预报模式的物理量预报产品作为各预报分量的预报因子,并采用k-近邻互信息估计的分步式变量选择算法,通过两步过程实现相关变量的选择与弱相关变量的剔除,分别建立相应时间系数的Shapley-模糊神经网络集合预报模型,进一步将预报得到的各时间系数与空间向量合成,重构得到未来时刻的卫星云图预报图,实现了云图6—72 h的长时效客观滚动预测。试验结果表明,新方案所预测的云图与实况云图相关较高,重构云图的基本轮廓、纹理特征分布、清晰度以及云系强弱方面都比较接近原始云图。另外,研究进一步基于相同的云图预报因子,针对同样的建模和预报样本采用多元线性回归方案进行和新方案一致的云图预测。对比结果表明,这种非线性预报模型比线性方案能更好地预报未来较长时效台风云团的发展、移动的主要特征和变化趋势,其预测的云图与实际云图的主要特征更相似。云图预报时效达到了72 h,具有业务实用价值。      

多层套细网格台风预报模式

本文提出一个多层套细网格台风路径数值预报模式,粗网格的预报区域包括两半球的低纬地区。粗细网格的匹配采用单方向衔接。初始台风环流是由台风中心海平面气压与最大风速所确定的一个模型环流。1984年台风季节实时预报试验取得了良好的结果。      

多层加权平均引导台风路径预报方法

通过对较多实例的计算分析，建立了应用地面—500 hPa和地面—300 hPa气压加权引导气流的台风路径预报方程。预报试验表明，它们对中、低纬度台风移动有较好的应用前景，文中对这一方法的依据和预报试验结果进行了比较详细的讨论。     

改进的物理过程参数化对台风路径数值预报的影响

文章介绍了国家气象中心的台风路径数值预报试验模式和新开发的改进物理过程参数化方案，对1992年的5个台风个例初步试验结果表明:改进物理过程参数化模式对台风路径和台风强度的预报比简单物理过程模式有明显提高，24 h和48 h台风中心位置预报误差分别为188 km和337 km，比原模式减小38 km和190 km；48 h台风中心气压与实况之差平均减小3 hPa。     

K 近邻非参数回归概率预报技术及其应用

针对参数回归技术制作概率预报存在拟合好、但预报结果不稳定的现象, 提出了用K近邻非参数回归技术制作概率预报的新途径。K 近邻非参数回归技术包括历史样本数据库、近邻子集生成和优化以及预报量估计4 个主要部分。利用该技术进行了单要素概率预报(主要包括云量和降水)和多维联合概率预报(降水、总云量、风速和气温)试验, 并对试验结果进行了检验。实例研究结果表明:该文所给出的计算方案预报稳定性好, 准确率较高,具有良好的业务应用价值。     

登陆台风对黄土高原东部暴雨的影响

对８０年代以来３次登陆台风低压外围影响黄土高原的大暴雨作了气候分析，对９６０８号台风进行了天气动力诊断分析。这结果可为此类暴雨预报提供理论依据。