ECMWF对不同天气形势下影响浙江台风的路径预报评估

对2012—2016年影响浙江台风进行天气形势场基本分型,依次是:(Ⅰ)东侧副高+浅槽型、(Ⅱ)副高+深槽\低涡型、(Ⅲ)带状副高型、(Ⅳ)副高西伸脊型、(Ⅴ)近海块状副高型、(Ⅵ)其他型。基于此对ECMWF台风路径预报进行评估,包括路径预报距离误差、移向误差和二者的分布特性。结果表明:(1)不同天气型的台风预报:24 h、48 h、72 h的平均距离误差为:57 km,105 km,183 km,其随时效增长增大,以Ⅰ类、Ⅱ类预报效果最差,Ⅲ类和Ⅳ类效果较好,与此对应路径多为登陆浙闽交界或者登陆浙江后西行和登陆台湾二次登陆闽中或登陆闽中转向北上;移向误差绝对值看:24 h、48 h、72 h绝对移向误差分别为5.41°,4.85°,6.46°,从移向偏差看,24 h预报移向总体偏右概率大,而对Ⅰ类预报偏左概率大,Ⅲ类、Ⅳ类预报偏右概率大;Ⅳ、Ⅴ型偏离程度小,Ⅱ型偏离程度大,Ⅰ型、Ⅳ型、Ⅴ型偏离程度随时效增长变化较小,较为稳定,Ⅱ型和Ⅲ型较不稳定;(2)从两种误差的分布可知:影响浙江的台风24 h距离误差主要在100 km内,移向误差范围是-10°～10°;随预报时效增长,离散程度增强,说明移向误差随着距离误差的增大而增大。     

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。     

一种简单的台风风暴潮过程预报方法的研究

目前,由于台风预报路经和强度上的误差,致使在台风到达前做出风暴潮数值预报是非常困难的,在克服路径和强度预报误差方面,美国、日本均采用了类似的在预报业务中简便可行的方法[1,2]。近年来,我国风暴潮数值实验蓬勃展开,获得了一些有益成果,但尚未进入预报业务。     

一个用于西北太平洋台风路径客观预报的业务模式

根据美国国家飓风中心纽曼等人发展的大西洋飓风路径HURRAN模式的思想,我们建立了一个适用于西北太平洋的台风路径客观预报“相似法模式”。依靠四十年台风路径历史资料进行业务试验,结果表明该模式具有可允许的误差范围,且操作简便、计算迅速、效果稳定、可作为西北太平洋台风路径客观预报的一个业务模式投入实际使用。     

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。     

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。     

台风风暴潮异模式集合数值预报技术研究及应用

台风风暴潮数值预报的准确性在很大程度上取决于台风路径预报和强度预报的精度以及风暴潮预报模型的计算精度。目前,国际上24/48 h台风路径预报平均误差分别约为120/210 km左右[1],对于走向异常的台风误差更大;更有,根据单一的台风路径和单族的风暴潮数值预报模式并不能保证获得可靠的风暴潮预报结果。考虑多重网格法原理具有在疏密不同的网格层上进行迭代以达到平滑不同频率的误差分量,使得计算快速收敛,精度提高的特性。在前期研究基础上基于业务化高分辨率(结构网格/有限差分算法)和精细化(非结构网格/有限元算法)台风风暴潮集合数值预报模型构建多模型台风风暴潮集合数值预报系统。采用"非同族"模型进行集合预报很大程度上降低了误差相似遗传的可能性。应用该方法对典型台风风暴潮过程进行了试应用,试报结果表明:该方法对风暴潮增、减水预报效果高于单一集合预报,具有一定的应用前景。     

一种准确通用的台风路径预报模式

应用天气学理论,对台风云图的晴空区轴线制约台风移动的规律进行物理解释。根据台风云团与晴空区之间存在的干、湿梯度力和推动台风前进的惯性力的互相关系,建立台风移向预报方程和轨迹预报方程,分析论证了台风移向变化的物理过程,把影响台风移动的复杂因子转化为单一的预报因子。     

1311号台风“尤特”后期曲折路径成因简析

1311号台风"尤特"在广东登陆后,由前期较稳定的西北方向移动转向偏北方向移动,而后又掉头转向西南方向移动.采用NCEP和Micaps提供的常规资料对台风"尤特"登陆后曲折路径特征、环境流场变化、引导气流方向和大小的改变及台风"尤特"不对称结构的演变特征等进行分析,寻找台风"尤特"登陆后路径突变和预报误差产生的原因.结果显示:欧亚中高纬多波动的环境流场导致引导气流多变是台风"尤特"后期移动路径复杂的主要原因;赤道高压北抬及北方冷空气南下也起到重要作用,台风"尤特"先后受东南、偏南及东北气流引导,路径发生突变.台风"尤特"移向、移速与500 h Pa地转引导气流方向及大小密切相关,且引导气流改变早于台风路径的改变.与其移动路径的3个不同阶段对应,台风"尤特"结构经历了从NE—SW到SE—NW,再到NW—SE与NE—SW共存,但NW—SE更明显的不对称结构变化过程,并对其移向产生了影响.在应用数值预报产品做台风路径预报时,要结合引导气流和台风不对称结构的变化进行修正.     

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。     

聚类相似法在西北太平洋台风预报中的应用

本文利用聚类相似原理,对美国NOAA收集的一百多年的台风资料中西北太平洋上最近50年发生的台风进行了系统分类,从区域、季节及台风的移向、移速、中心气压和最大风速6个方面进行聚类分析,查找出与被预报台风在区域、季节及台风的移向、移速和强度上相似的一个或若干个历史上发生的台风,用查找到的历史台风中某时段的信息,代替被预报台风在未来各时间段上的移向、移速和强度变化情况,从而得出预报结论。     

不同 AMDAR资料同化时间窗对台风“摩羯”预报影响研究

2018年第14号台风“摩羯”对山东造成了大范围暴雨和大风天气,基于WRF（Weather Research and Forecasting）模式及其Hybrid-3DVAR混合同化预报系统,对Hybrid-3DVAR不同集合协方差比例和不同航空气象数据转发（aircraft meteorological data relay,以下简称AMDAR）资料同化时间窗对台风“摩羯”预报的影响进行了数值研究。结果表明：加大集合协方差比例对台风“摩羯”路径预报有较大影响和改进;当全部取来自集合体的流依赖误差协方差时,预报的台风路径最好,降水预报也最接近实况;AMDAR资料同化对于台风路径和降水预报也有正的改进作用,但加大集合协方差比例到100%时对台风路径预报影响更大;不同资料同化时间窗会影响同化的AMDAR资料数量,从而影响台风降水精细化预报;45 min同化时间窗的要素预报误差最小,对台风造成的强降水精细特征预报最接近实况;不同资料同化时间窗主要影响台风降水预报落区分布,对台风路径预报影响相对较小。     

WRF模式中台风"启德"模拟对 参数化方案的敏感性分析

为准确模拟台风路径和强度,采用WRF模式比较不同微物理过程和积云对流过程参数化方案对台风路径和强度模拟的影响,并基于集合预报方法考虑对台风预报系统误差进行优化。选用4种微物理过程方案和3种积云对流参数化方案,针对1213号台风“启德”进行模拟,结果表明不同的参数化方案对台风路径和强度的预报结果有明显影响,积云对流过程参数化方案相对于微物理过程参数化方案更加敏感。基于不同参数化方案扰动成员的集合平均预报方法,对于台风路径和强度的模拟误差均有明显改善,台风路径误差随时间增幅较小,其结果优于全部12个单方案试验的模拟结果;从台风强度方面来看,基于集合预报方法模拟得到的台风强度变化趋势与实况结果一致,且误差较小,优于大多数试验方案。结果表明:采用不同微物理过程和积云对流过程参数化方案的组合构建的集合预报模型,对于台风路径和强度的模拟均有一定程度改善,减小了采用不同参数化方案产生的路径不确定性,使其在台风“启德”的路径模拟上与实况更为接近,可为提升台风预报能力提供科学参考。     

台湾岛对登陆台风的影响特征

利用2000—2014年上海台风所最佳台风路径资料和中央气象台路径和强度综合预报资料,分析登陆台湾岛的台风在登陆前48 h和登陆后18 h期间的强度和路径变化特征。结果表明:共有35个台风登陆台湾岛,其中29个资料完整的自东向西登陆台湾岛的台风过程中有26个发生在7、8、9月,登陆频数为89.7%。台风在登陆前48~18 h内强度逐渐增强,以后基本保持不变,一直持续到登陆前6 h,之后开始减弱;从登陆前6 h到离开台湾岛后6 h的时间内,强度由41.0 m·s~(-1)减小到29.6 m·s~(-1),共减小了27.8%。台风经过台湾岛前48~36 h预报移向比实况偏北,30~0 h预报路径偏南。另外,登陆前24 h和登陆后6 h台风强度变化线性回归关系式在2015年登陆台湾岛的台风个例中得以验证,可以在业务预报中参考使用。     

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。     

用VB实现对台风路径预报研究

台风对国民经济和人民生活带来巨大损失,在台风预报中,台风路径预报居于首位,文中利用Visual BASIC可视化编程语言对就2000年到2005年的台风资料进行了可视化编程、显示,并对若干个例的结果进行了分析,对实际台风预报业务具有一定的参考价值。     

台风路径集合化预报方法的优化

在现有集合化预报方法的基础上,基于预估偏差的思想设计了一种新的优化方案,以进一步提高台风路径预报的精度和稳定性。首先以1307号台风"苏力"为例进行了单场台风的24 h集合预报,对预报过程中的误差进行了详细分析;然后对2013—2015年发生在西北太平洋的所有台风进行了24 h、48 h和72 h集合预报,就其整体误差进行了对比分析。结果表明:优化预报方案在对单场台风的路径预报中,其24 h集合预报误差相较于美、日、中、台等4个气象台站和现有集合预报方案分别减小了12.88%、18.40%、30.58%、19.44%、33.72%,各个预报时刻的预报偏差值波动相对较小;在对2013—2015年的多场台风路径预报中,在24 h预报时效下,优化方案的平均预报误差比现有集合预报方法提高了2.85%,而均方差则减小了10.6%,说明优化方案在保持与现有预报方案精度相当的基础上,在预报稳定性上有了较为显著的提高;48 h的集合预报误差相比于最好的台站中国台减小了4.38%,而72 h的集合预报误差与表现最好的中国台的预报误差相当,且明显小于现有方案的预报误差。     

0414号台风"云娜"登陆后西折路径和陆上维持机制的诊断分析

2004年第14号台风“云娜”在浙江省温岭市石塘镇登陆,针对登陆后的两大预报难点--路径突然西折和陆上长久维持,进行了研究分析.结果表明：台风登陆后的明显西折是由于副高突然加强造成的,地面3h变压、涡度变量、东西风分量变量等物理量对短期台风路径预报非常有用.台风陆上的长久维持与低空水汽通道的连结、高空流出气流的强辐散、登陆后的移向和特殊的下垫面等密切相关.     

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。     

南海台风路径预报CLIPER模式

基于南海（１１３°－１２３°Ｅ，１０°－２５°Ｎ）台风的气候学、持续性和一些组合因子，根据与未来的经向、纬向位移的回归分析，发展了一种预报台风路径的气候与持续的（ＣＬＩＰＥＲ）模式。并建立了一组从２４小时到１２０小时的预报台风路径经、纬向位移的预报方程，同样，根据台风前２４小时移向的分组，建立了分类样本预报方程，对非独立样本和独立样本试报表明，分类样本方程比全样本方程有更高的精度，无论对于全样本模