不同参数化方案试验对南黄海典型台风中心最低气压和最大风速数值模拟影响

为提高对南黄海典型台风的中心最低气压及其最大风速的预报能力,本文以经过南黄海的典型台风——2011年09号台风"梅花"以及2015年09号台风"灿鸿"为例,基于WRF中尺度数值预报模式,以欧洲中期天气预报中心(ECWMF)的再分析资料作为模式的初始场以及侧边界条件,对南黄海台风数值模拟进行了分析。结果表明,不同微物理方案的选择对南黄海典型台风中心最低气压和最大风速模拟结果影响较小;YSU边界层方案以及KF积云对流方案组合模拟效果最佳,可使南黄海典型台风中心最低气压和最大风速的模拟结果误差最小。     

一种分析台风路径预报误差的新方法

台风路径预报误差应包括距离误差和方向误差两个方面,而在以往的业务应用和科学研究中偏向于只考虑对应时刻预报和观测位置点间的距离误差。本文对评估台风路径误差的方法进行了改进,在距离误差基础上建立了一种新的表征台风路径误差的方法——多因子误差法。本文以中国气象局整编的热带气旋最佳路径数据为标准,对2008和2009年中国气象局、美国台风联合预警中心和日本气象厅预报的西北太平洋热带气旋路径,采用新的表征热带气旋路径预报误差的多因子误差法进行分析,并与普遍采用的距离误差法进行对比,结果表明:多因子误差分析方法和距离误差分析方法存在比较明显的差异,多因子误差法优势比较明显。本文是对更科学的台风路径预报误差评定方法的有益探索,有一定的参考价值。     

基于WRF模式的一种台风人造涡旋构建方案

为了使台风路径的数值预报更加精确,本文对人造(Bogus)涡旋构建方案进行了改进,形成了一种新的Bogus方案.该方案直接采用台风外围的风圈观测信息,并成功地植入到WRF(weather research and forecasting)模式中.本文利用该方案,选取2011年9号台风"梅花"这一典型案例展开讨论,结果表明:1)新构造的台风切向风廓线更加真实地反映了台风风场的实际情况;2)新的Bogus方案对台风中心位置的预报,更有利于对台风路径的预报;3)台风内核风场强度,对其非对称结构起到关键的作用,直接影响对台风路径的预报.     

基于BP神经网络的厦门沿海风暴潮预报应用

以BP人工神经网络可有效描述非线性问题的特性应用于短期风暴潮增水预报,利用风暴潮增水与各项影响因素的关系,建立厦门沿海的风暴潮增水预报的人工神经网络模型。该模型将以台风中心最低气压、最大风速,七级大风半径、台风中心距测站位置的距离和测站当地气压、当地风速、天文潮位及增水值、作为主要的输入因子,预测未来1 h、2 h、3 h及6 h风暴潮增水值。分别探讨厦门沿海的风暴潮増水在3种代表性热带气旋路径的影响下的模型应用情况,由预报结果的分析显示:该BP神经网络模型所预报的风暴潮增水较好的拟合了实际变化趋势,表明本模型对于厦门沿海风暴潮増水的预报具有相当不错的成效。     

中尺度海气浪耦合模式对西北太平洋双台风影响下的海浪预报研究

为了分析中尺度海气浪耦合模式对西北太平洋双台风影响下的海浪预报效果,采用GFS全球预报系统和西北太平洋海洋预报系统预报场驱动区域中尺度海气浪耦合模式,针对西北太平洋一次"双台风"共同影响下的台风浪进行了连续5 d逐日72 h预报,并分析了海浪场预报分布特征,检验了耦合模式的海浪预报性。结果表明,耦合模式能较好地预报出双台风移动路径,以及双台影响下的海浪分布、演变特征。台风浪的最大有效波高与近中心最大风速成正比、中心最低气压成反比的演变规律与模式预报的较为一致,波高的整体预报效果与卫星高度计观测值较为吻合。但台风浪的预报效果受台风强度、所处海域等影响,远海期间海浪的预报效果要优于近海和台风强度明显变化期的。研究结果可为后续耦合模式的台风浪业务化定量预报发展提供有益参考。     

台风“梅花”(2212)的主要特点和路径预报难点分析

对2022年第12号台风“梅花”的主要特点、路径预报难点问题和路径预报误差特征进行分析,研究主要结论显示:(1)“梅花”登陆次数多、登陆强度强,是首个4次登陆不同省(市)的台风,也是2022年最强登陆台风,造成华东与东北地区长时间、大范围的风雨影响。(2)台风生成初期的中长期时效路径预报是路径预报难点之一,模式对台风主要影响系统的长时效预报存在明显偏差,针对模式的及时检验和订正对预报调整非常重要。(3)双台风或多涡旋情景下,集合预报发散度大,“梅花”陆上路径预报偏西偏慢,其东侧“南玛都”的强度和位置差异对其路径有明显影响。(4)台风变性过程中的移速误差是路径预报极大误差的来源,关注台风是否处于变性过程可作为调整台风移速预报的参考。未来开展多模式交叉实时检验,基于集合预报研发针对转向变性台风路径预报订正技术可为主观预报提供支撑。     

基于多源数据的台风风暴潮概率预报研究:台风集合的构建

建立了一套用于台风风暴潮集合预报的台风集合构建方案。首先基于中国中央气象台、中国香港天文台、中国台湾中央气象局、美国联合台风预警中心、日本气象厅和韩国气象台6家预报中心的预报数据,构建一个误差更小的24 h、48 h和72 h预报时效的台风分析数据;然后基于分析数据构建9个路径样本(1条分析路径+2个概率圆上的8条概率路径)和3个台风最大风速(概率偏弱、居中和偏强)样本,形成27个台风样本集合,并根据分析风场的误差分布合理确定不同台风样本的发生概率。通过对台风"利奇马"的应用,证实该集合方案可以覆盖大部分可能的情景,集合样本具有较强的代表性,可用于台风风暴潮的集合预报。     

新一代静止气象卫星葵花8号的晴空红外辐射率资料同化对台风“天鸽”的预报影响研究

本文以2017年第13号台风“天鸽”（Hato）为例,在WRFDA同化系统中结合日本葵花8号（Himawari-8）资料,通过同化Himawari-8晴空红外辐射率资料并进一步考察其对台风“天鸽”的结构、强度、路径分析和预报的影响。研究结果表明:同化Himawari-8晴空红外辐射率资料对台风背景场的水汽相关变量分析有显著改进,对背景场中的台风水汽信息有一定的改进作用。与控制实验,即没有同化Himawari-8晴空红外辐射率资料的实验相比,加入同化实验对台风“天鸽”的风场、500 hPa气压场的分析效果有所提高,台风气旋性环流加强,并进一步改进了对台风“天鸽”的路径、台风中心最低气压和近中心最大风速的预报。平均路径误差和降水预报相对于常规观测变量的均方根误差均有所改善。     

利用卫星云图资料制作热带气旋预报路径的一种算法

根据台风生成后在云场中移动的环境条件，引入一个环境作用于台风中心的热力梯度力方向，用该热力梯度力方向与当前台风的移动方向相结合，研究台风移动过程的变化规律，寻找一种简易可行的台风路径预报方法．经过多年实践，本文揭示出台风中心未来沿着当前移动方向与环境作用于台风中心的热力方向合成移动的基本规律：当前台风中心移向与前方晴空区中轴线相交时，台风沿着当前移向前进到与阻挡轴线相交点相距4个纬距的位置时便发生偏转，逐渐与阻挡轴线走向趋于一致；若当前台风中心距相交点的距离小于或等于4个纬距时，则从当前位置发生偏转．文中利用以上规律研制出台风移向变化方程和移动轨迹方程．     

低纬西太平洋热带气旋路径中短期预报

本文以动力学原理为依据,结合低纬西太平洋南海地区热带气旋历史资料建立了一个预报南海海区热带气旋未来72小时路径的预报模式。模式只要求输入预报时刻和前期的热带气旋中心位置,最低气压和中心附近最大风速资料便可在IBM或类似的微机上作出未来72小时的路径预报。用统计样本外的6年历史资料作预报检验,6年的平均预报误差表明其预报精度已达一般客观预报水平。     

8807号台风中尺度结构的诊断分析

1988年第7号台风在近海突然发展并袭击杭州市,台风风力强,破坏力大,给著名的西湖风景区带来严重的破坏.本文应用笔者研制的AFDOS系统,根据数字化卫星云图、地面加密观测自动记录及其他常规资料,对台风进行综合诊断,分析结果表明:(1)8807号台风在杭州湾造成的灾害天气与台风中尺度组织“突变”过程有关.(2)诊断给出的每小时海平面最低气压及500hPa位势高度值与逐时实际观测结果十分一致,我们推算出的当强灾害出现时的中心最低气压值接近960hPa,最低气压出现的时间与杭州湾强风灾害出现的时间十分一致.(3)8807号台风中的积云对流强度与螺旋结构强度呈明显的反位相变化趋势.(4)8807号台风强度的局地突变特征是难以预测的,但通过对台风系统的时空跟踪,强风区移动路径在一定程度上是可以提前发现的.     

台风预报系统

本文介绍的是一项在微机上实现的台风预报专家系统。该系统可进行台风气候查询、台风路径检索、台风特例查询，并能利用相似加权法制作出１２－７２小时台风路径和中心强度预报，对异常路径台风也可提供一定的诊断预报判据。本系统已在军内外一些气象业务单位得到应用，实践证明它是一种简便有效的台风预报工具。     

环境温度场的异常变化与台风的趋暖运动

根据美国国家环境预测中心(NCEP)的温度资料,以近年来在我国华东登陆或近海转向的台风为例,对台风中心附近的异常增温与未来移动方向进行诊断分析。结果发现:中、高层台风中心附近的异常增温对台风未来的移动趋势有着很好的指示作用,尤其是对台风的移动方向突然改变具有预报意义,强增温区及脊(轴)线方向预示着台风未来的移动方向。由此得出了一条台风路径预报的新途径。     

预估偏差法集合化台风路径概率预报

基于2012—2016年发生在西北太平洋我国24 h警戒线内的所有台风资料,在预估偏差台风控制路径预报结果的基础上,统计台风控制路径预报位置与实测位置之间的预报距离误差,得到台风落入概率相对于无量纲预报误差的经验分布公式。进一步的,分偏快、偏慢、偏左、偏右对各偏离方向分别建立偏台风落入概率相对于无量纲预报误差的经验分布公式。使用该方法对2017年全年的台风进行后报,并比较落入概率预报结果与实际落入概率之间的误差,结果证明二者有较好的一致性。     

出版消息

〈台风海浪与增水年鉴〉系国家海洋局海洋环境预报中心整编。该年鉴原由天津海洋科技情报研究所出版发行,现改为海洋环境预报中心发行。 本年鉴主要整编西北太平洋台风期间海浪与增水以及有关气象方面的资料。其主要内容有:水位测站分布图;台风路径图;巨浪区域演变图;最大增水剖面图;增水曲线图;台风纪要表;增水简表;台风中心位置资料;巨浪区域内海浪、气象资料以及台风期间我国沿海测站增水资料。上述资料以图表结合形式,使用户一目了然地看出台风期间海洋水文,气象     

数值预报产品在台风路径预报中的应用

利用欧洲中期天气预报中心和国家海洋环境预报中心的数值预报产品，形成包括理想台风模型的模式初值，用正压原始方程做台风路径预报，经过１９９４年的６个台风的实时预报试验，效果较好。     

海洋表层温度对台风"蔷薇"路径和强度预测精度的影响

基于中尺度大气模式WRF(Weather Research and Forecasting Model),首先对2007年3次船舶辐射通量观测进行模拟,以检验WRF对长波和短波辐射通量的模拟能力,结果表明使用中国近海海洋环境数值预报系统环流模式POM(Princeton Ocean Model)模拟的高时空分辨率的海洋表层温度能够显著改进短波辐射通量的模拟,而对长波辐射通量模拟的改进不明显。然后,将业务化运行的中国近海海洋环境数值预报系统后报的逐时海洋表面温度(SST)作为WRF底边界条件,对2008年15号强台风"蔷薇"(Jangmi)过程进行了数值后报试验。结果表明,与使用NCEP/NCAR的SST试验后报的台风中心位置偏差相比,使用高时空分辨率的SST能够较为显著地改善"蔷薇"的路径模拟,台风中心位置模拟偏差减少11%,尤其在台风减弱阶段,台风中心位置模拟偏差减少37%。台风强度在台风发展的不同阶段对下垫面SST的变化敏感性不同。台风路径附近的海表面温度下降会导致海洋向大气输送的热量减少从而减弱台风强度。     

海洋表层温度对台风"蔷薇"路径和强度预测精度的影响

基于中尺度大气模式WRF(Weather Research and Forecasting Model),首先对2007年3次船舶辐射通量观测进行模拟,以检验WRF对长波和短波辐射通量的模拟能力,结果表明使用中国近海海洋环境数值预报系统环流模式POM(Princeton Ocean Model)模拟的高时空分辨率的海洋表层温度能够显著改进短波辐射通量的模拟,而对长波辐射通量模拟的改进不明显。然后,将业务化运行的中国近海海洋环境数值预报系统后报的逐时海洋表面温度(SST)作为WRF底边界条件,对2008年15号强台风"蔷薇"(Jangmi)过程进行了数值后报试验。结果表明,与使用NCEP/NCAR的SST试验后报的台风中心位置偏差相比,使用高时空分辨率的SST能够较为显著地改善"蔷薇"的路径模拟,台风中心位置模拟偏差减少11%,尤其在台风减弱阶段,台风中心位置模拟偏差减少37%。台风强度在台风发展的不同阶段对下垫面SST的变化敏感性不同。台风路径附近的海表面温度下降会导致海洋向大气输送的热量减少从而减弱台风强度。     

西北太平洋热带气旋路径预报偏差分析

基于2005—2018年日本气象厅的6 h主观预报数据,分析西北太平洋热带气旋路径预报偏差的方位分布特征,探讨路径预报偏差与副热带高压的可能关系。统计结果表明,以东、南、西、北方位划分预报偏差空间分布,路径预报偏差以偏向东北向和西南向为主,24、48、72 h预报中东北 西南向偏差分别占61.62%、64.02%、66.94%。分析东北 西南偏差空间特征,发现西南向的预报偏差主要发生在热带气旋路径密集区的北部海域(24°N附近),而东北向的预报偏差主要发生在南部海域(16°N附近)。进一步分析这种东北 西南偏差和副热带高压的关系,发现大部分东北偏差出现在副热带高压的西南侧,且对应的偏副热带高压脊线位置更靠北、西脊点更靠西、面积更大;而西南偏差出现在副热带高压的西北侧,副热带高压脊线位置则更靠南、西脊点更靠东、面积更小。即副热带高压引导的西行台风,路径预报易偏东北;北折台风,路径预报倾向偏西南。     

一种动态权重的台风集成预报方法

提出了1种动态权重的台风路径与强度集成预报方法,根据前4个时刻(24h,间隔6h)的预报误差来滑动确定接下来预报所用成员及其权重。设计了3种权重形式(最小误差、绝对偏差与相对偏差),并利用2013—2015年6家气象机构的台风预报数据,对台风路径与强度进行了时效为24,48和72h的预报应用检验。结果表明:1)动态权重集成方法在台风路径与强度预报上均有改进,平均预报误差小于单一成员的预报误差。2)路径预报以绝对偏差形式效果最佳,24,48和72h时效的预报误差减小2.4%～40.4%;强度预报以相对偏差形式效果最佳,3个时效的台风最大风速的预报误差减少11.2%～49.9%,而台风中心气压则为11.9%～52.6%。3)相对偏差动态集成预报能有效减小西北太平洋台风在东西方向上的偏差,24和48h均方根误差分别为92.5和146.7km。