GRAPES-TCM对登陆热带气旋降水的预报及其性能评估

基于GRAPES-TCM对2006年登陆热带气旋的降水预报结果,对该系统的24 h和6 h降水预报能力进行评估,并与基于卫星降水反演的外推预报(TRaP,Tropical Rainfall Potential)和相似台风降水预报技术(Analog Prediction Technique for Ty-phoon Precipitation,TAPT)进行对比.各方法对登陆热带气旋降水的综合预报能力通过分析预报和观测降水散点图、预报平均绝对误差(MAE)及均方根误差得到,降水分布型态的预报能力通过计算预报和观测降水的相关系数估计.此外,还分析了BS、POD、FAR、ETS评分等常用降水预报评估指标.结果显示,GRAPES-TCM的24 h降水预报绝对误差和均方根误差比TRaP和TAPT都大.但是,GRAPES-TCM的24 h降水预报与观测降水的相关系数远比TRaP和TAPT高.对其他指标的分析表明,GRAPES-TCM的漏报率远低于TRaP和TAPT,但3种方法的空报率在同一水平;对任一强度的降水,GRAPES-TCM的ETS评分总是最高,TRaP和TAPT对于大暴雨以上的强降水则几乎没有预报能力.对24小时内每6 h的降水预报,3种方法相对性能与24 h总降水相似.通过对各强度降水造成的降水量在总降水量中的百分比的对比分析,发现GRAPES-TCM预报强降水占总降水量的比重与观测十分接近.总体上说,GRAPES-TCM能较好地预报出登陆热带气旋降水的分布型态,对强降水的预报能力强于外推和相似预报方法,但是预报的降水量绝对误差偏大,尤其对暴雨级别以上降水,其BS值明显偏大.     

基于卫星遥感的热带气旋定强技术综述

热带气旋大部分时间活动在常规观测缺乏的海洋上,卫星遥感作为大范围对地观测的主要技术,为热带气旋强度估算(定强)提供了重要支撑。近年来,热带气旋定强技术的资料应用逐渐从单通道数据拓展到红外、水汽、微波等多通道数据,建模方法也从人为特征提取的线性模型发展到自动特征工程的非线性深度学习模型。在未来,多通道和多卫星资料的融合应用依旧是重点,将人为定义的特征因子与深度学习方法相结合、在静止卫星上搭载微波探测仪器等预计会带来定强精度的新突破。      

基于动力相似方法的台风极端降水概率预报研究

采用动力与统计相结合的方法,对台风引起的极端降水事件进行概率预报方法的研究,回算并评估了25个在2012—2015年间登陆中国的台风。此外,还对该预报方法的相似成员数和有效概率阈值进行了敏感性试验。试验结果显示,该台风极端降水概率预报方法具有一定的预报技巧,能准确预报多数产生极端降水的站点,但预报范围略偏大,空报率较高。相似成员数的敏感性试验表明,100%的相似成员数比率具有更优的预报效果;在相似成员数比率为100%的基础上,24 h预报的有效概率阈值在0%~2%之间的预报效果最好,48 h的有效概率阈值在0%~1.5%之间的预报效果最好。最后对“苏迪罗”和“海鸥”两个台风进行个例预报试验,结果表明对不同个例,预报效果存在较大差异。      

RETURN PERIOD AND THE TREND OF EXTREME DISASTROUS RAINSTORM EVENTS IN ZHEJIANG PROVINCE

A provincial Disaster-causing Rainstorm Severity Index (DRaSI) is introduced to quantify the relationship between rainfall and its disastrous impacts on Zhejiang province of China, shortened as ZJ-DRaSI. ZJ-DRaSI is set up based on the DRaSI for single stations in combination with the coverage of rainstorms. The probability distribution function (PDF) of ZJ-DRaSI between 1971 and 2015 can be well fitted by the Wakeby Distribution with five parameters. It is found that decadal (e.g. 10yr, 20yr, and so on) return period values of ZJ-DRaSI related to typhoons are generally lower than that of non-typhoon events, implying that disastrous non-typhoon events have a higher frequency of occurrence. The extreme typhoon events have a significant cycle of 22.5 years, while the non-typhoon events have a significant cycle of 15 years. Both are currently at the high-value phase. The annual extreme value of ZJ-DRaSI exhibits an increasing trend of approximately 15% every 10 years.     

热带气旋强度资料的差异性分析

通过对比西北太平洋3个主要预报中心(中国气象局(CMA)、日本东京台风中心(RSMC Tokyo)和美国联合台风警报中心(JTWC))的16 a数据,分析了不同来源的热带气旋(TC)强度资料的差异性。结果表明:CMA与RSMCTokyo和JTWC的TC强度均值分别相差0.6和1.7 m/s,均通过1%信度的统计检验,即存在显著差异;3个中心对同一TC确定的强度最大差异超过30 m/s;CMA资料的台风数多于RSMC Tokyo和JTWC,年台风频数的均方差也最大,但是3个中心资料的各级TC频数差异均无统计显著性。对比有、无飞机探测时段的资料发现,对TC进行飞机探测可在一定程度上减小各中心在确定TC强度方面的分歧。为了初步了解上述资料问题对TC强度预报的可能影响,采用一个气候持续性预报方法,取不同来源的TC强度资料进行了4 a(2000—2003年)的预报。发现据JTWC资料所得TC强度预报有最大的均方根误差,RSMCTokyo的最小,CMA居中;据CMA和RSMC Tokyo(CMA和JTWC)资料,对相同TC相同时次24 h预报的平均绝对偏差达2.5(4.0)m/s,最大可相差16(21)m/s。可见,西北太平洋TC强度的基本资料问题增加了预报的难度。     

台风"云娜"中的涡旋Rossby波研究

运用非静力平衡中尺度模式WRF(V2.03),对2004年14号台风“云娜”在登陆后产生强降水的过程进行了42h模拟,并对螺旋云雨带的涡度场结构进行了分析。分析结果表明,WRF能较好地模拟出台风在陆地上的移动路径,及其产生的台风暴雨的螺旋状分布。台风螺旋云雨带的形成与维持,可以用涡旋Rossby波理论来解释:可以通过改变局地相对涡度径向梯度分布,从而沿台风径向激发出“局地涡旋Rossby波”。     

对东海热带气旋登陆后路径趋势的若干探讨

应用相关分析与合成分析方法分析了影响东海热带气旋登陆后路径趋势的若干因素,结果表明：登陆后路径趋势随时间和登陆地点的变化分布说明热带气旋登陆后路径仍受基本气流的引导和制约;热带气旋登陆时的惯性和地转力的变化对东海热带气旋登陆后的路径趋势有一定影响;环境场及其变化对东海热带气旋登陆后路径有较大影响,尤其对流层中层流场对登陆后的热带气旋的移动仍有明显的引导作用;中国东部至黄海区域是环境场影响东海热带气旋登陆路径趋势的关键区,当区域内的西北太平洋副热带高压加强西伸,西风槽北撤时,东海热带气旋登陆后在副高南侧东风气流引导下向内陆西行至消亡,当区域内副高减弱东退,西风槽南压时,东海热带气旋登陆后受副高西侧偏南气流与西风槽前西南气流引导转向后入海;东海热带气旋登陆前的环境场对登陆后路径趋势影响相对较小,登陆后12～24小时是登陆后路径趋势受环境场影响的敏感时段,环境场的变化对登陆后路径趋势的影响要比当前环境场的影响超前6小时。     

热带气旋强度变化研究进展

自20世纪90年代后期以来,热带气旋强度变化研究越来越受到人们的重视,随着研究的不断深入,热带气旋强度变化研究取得了可喜的进展,文中总结近年来热带气旋强度变化的主要研究成果,主要包括(1)热带气旋的发生、发展和最大可能强度的研究;(2)行星涡度梯度、环境均匀流、环境流场垂直切变以及热带气旋外流与环境流的相互作用对热带气旋强度的影响及物理机制;(3)热带气旋结构与强度的变化关系,着重总结环境流场导致的非对称结构变化而引起的热带气旋强度变化以及对涡旋倾斜发展理论验证,分析了涡旋Rossby波的最新研究;(4)海洋热状况变化以及海洋飞沫对热带气旋强度的影响研究成果。分析指出,今后进一步开展用现代化卫星探测资料研究热带气旋强度变化外,还应加强热带气旋外流与环境流场的相互作用,海-气交界面的参数化问题,热带气旋结构变化与TC强度变化关系以及这种关系的物理本质的研究,通过深入研究,认识热带气旋强度变化的物理机制,提高热带气旋强度变化的预报能力。     

热带气旋环境场相似检索方法的对比分析

比较了欧氏距离、相似离度、相似系数、相关系数及最优相似系数等作为气象格点场相似性度量的适用性,结果发现以“距离”为主的算法无法准确地反映环境场中的一些特定系统的位置和强度,相似检索效果较差;而相似离度、相似系数、相关系数及最优相似系数可分别考虑两个场之间的形状和强度、空间分布及变化趋势,能找到较相似的场,可供业务参考。通过将不同指标检索到的相似环境场的演变对热带气旋(Tropical Cyclone,TC)路径的影响量引入到TC路径预报中,检验其业务应用效果,发现单纯移向的预报效果好于路径预报,路径预报中相似离度的效果稍好于其他方法,而移向预报中最优系数法最好。另通过相似环境场检索,能找到由相似环境场所对应的相似历史TC,并依据不同度量性指标得到一个历史相似TC集,为台风业务、科研提供参考。