超强台风“梅花”(1109号)的转向原因与预报分析

使用高空探测资料、FY-2C卫星云图、CIMSS气象卫星云图分析资料、历年台风路径、NCEP再分析资料,以及欧洲气象中心全球模式(EC)、日本气象厅全球模式(JMA)、国家气象中心全球模式(T639)、上海台风模式(SHTM)等预报资料,基于对2011年第9号台风"梅花"路径以及台风相似路径的预报等,分析影响台风"梅花"移动路径的环境系统演变,从中找出影响台风"梅花"移动转向的关键系统,分析和检验各数值模式对台风路径预报的结果;同时,研究台风路径相似预报方法。结果表明,位于日本的副热带高压南伸并与"梅花"东南侧的弱反气旋打通,引导气流中偏南风分量逐渐加大是"梅花"路径转向以致不在我国登陆的关键点;对数值模式预报的路径,应根据实况天气形势演变订正其预报误差;根据前期路径选多个关键区找台风相似路径更具参考性。     

AMSU-A全空辐射率资料同化对台风“天鸽”的预报影响研究

利用美国NCEP(National Centers for Environmental Prediction)发展的GSI(Gridpoint Statistical Interpolation)同化系统和GSM(Global Spectral Model)全球频谱预报模式作为循环同化系统,选用2017年第13号台风为研究个例,采用全空和晴空两种同化方案对AMSU-A(The Advanced Microwave Sounding Unit-A)辐射率观测开展同化对比试验,并对台风"天鸽"个例进行5 d预报,研究AMSU-A全空辐射率同化对台风天鸽发展过程预报的影响。结果表明,全空同化方案相比晴空同化方案预报的台风路径、台风中心气压以及台风最大风速预报误差更小;全空同化方案对台风"天鸽"生命周期的模拟更加准确,更接近中国气象局发布的台风天鸽最佳路径的最低气压,而晴空同化方案预报的台风发展较弱,无法预报出成熟期的台风强度;全空同化方案能够增加低层通道海上厚云覆盖区域辐射率资料同化量,增幅占AMSUA同化观测总量10%,从而改进海洋区域天气系统的热力场结构。     

基于BGM与ETKF的台风"苏拉"(1209)集合预报的对比试验Ⅰ:路径预报

采用FNL再分析资料和美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)资料,运用中尺度WRF(Weather Research and Forecasting)模式,分别使用增长模繁殖法(Breeding of Growing Mode,BGM)和集合卡尔曼变换方法(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF),对1209号台风"苏拉"进行了台风路径的集合预报试验,并对预报效果进行对比分析。结果表明:采用BGM或ETKF初始扰动的集合预报系统,集合平均预报对风场、温度场、位势高度场的预报效果均优于控制预报;ETKF方法的预报改进程度较BGM方法更大,且对风场和温度场预报技巧的优势尤为明显。BGM方法所得到的集合成员离散度小于ETKF方法,对大气真实状态的表征能力不及后者;两种扰动方法的集合平均都明显改善了台风"苏拉"的路径预报结果,尤其是控制预报在福建沿海第二次登陆后移速过快的问题,但对台风登陆位置预报的改进不明显;此外,采用ETKF方法的集合平均对台风"苏拉"路径预报的改进效果远优于采用BGM方法的集合平均预报。     

台风鲸鱼(1508)路径和降水业务预报偏差原因分析

1508号台风鲸鱼路径和降水业务预报均出现明显偏差,造成该台风预报服务效果很差。本文主要利用常规观测资料、卫星资料、EC模式预报结果和ERA-interim再分析资料(0.25°×0.25°),探讨"鲸鱼"路径和降水业务预报偏差的原因,同时对比分析与"鲸鱼"路径相似的两组夏季台风出现近乎反向的强降水落区的成因。结果表明:(1)"鲸鱼"强度偏弱,业务定位出现较大偏差,同时EC模式对副热带高压预报明显偏弱偏东,是其路径及登陆点预报偏差的主要原因。(2)EC模式较好地预报出副热带西风急流加强、南海海域高层东北风加大的过程,但业务中却忽视了它们通过加强环境风垂直切变对台风非对称结构的作用,从而导致"鲸鱼"路径和降水预报出现偏差。(3)台风路径和降水预报要特别关注副热带西风急流和对流层高层西风槽的演变,副热带西风急流加强东进南落,台风中心附近高层东北风加大,环境风垂直切变随之加大,其南侧对流发展旺盛,台风移动路径偏西分量加大,强降水主要位于其路径左侧;西风槽东移南压,且与台风环流靠近,台风中心附近环境风垂直切变明显减小,其北侧对流发展旺盛,台风移动路径偏北分量加大,强降水主要位于其路径右侧。     

“梅花”台风(1109号)路径追踪补充订正预报日志

"梅花"台风(1109号)路径较复杂,给路径预报带来一定难度。用"温度对数压力图"以记日志方式对"梅花"路径进行补充订正预报,效果良好,可供今后台风路径预报补充订正参考。     

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。     

台风麦莎渤海转向的可预报性研究

利用MM5模式研究了2005年第9号台风"麦莎"在渤海向东北转向路径的可预报性.试验用不同的积云参数化方案、不同的预报时效分别从确定性和集合预报角度对"麦莎"在渤海向东北方向的转向过程做了模拟.结果表明,"麦莎"在渤海的转向可预报时效为48小时左右.不同的积云参数化方案对台风麦莎路径的48小时预报结果显示台风均转向东北,预示"麦莎 "基本不会直接影响北京.60和72小时的预报结果显示,Kuo和Betts-Miller积云参数化方案的台风模拟路径与实况比较接近,而Grell和KeinFritch积云参数化方案的台风模拟路径却偏向了实际台风位置的西北,台风有可能直接影响北京.研究表明,对于台风麦莎而言,时效超过两天的转向预报可信度较低,Kuo和Betts-Miller积云参数化方案的预报准确性较高.     

不同垂直分辨率对台风数值模拟影响的敏感性试验

利用新一代数值预报模式ARW(Advance Research WRF),模拟试验了在不同垂直分辨率条件下模式对"罗莎"台风的预报性能。试验结果表明,数值模式的垂直分辨率变化对台风路径预报效果的影响不大,但对台风强度和结构的预报效果有明显影响。但是,对于一定的水平分辨率而言,有一个与之匹配的垂直分辨率,垂直分辨率低于或者高于这个相匹配的阈值,模式的预报性能都会下降。     

“圣帕”与“桑美”台风成功决策服务对比分析

从台风影响长沙前的气候背景、预报服务背景、预报依据结论、决策服务及效果等方面分析了"圣帕""桑美"影响期间的决策服务情况.结论表明:两个台风影响前气候背景不同,但预报服务背景相似;对长沙造成的影响、决策气象服务的重点不同;把握好当前的气候背景与预报服务背景,做好做准台风预报,是台风决策服务的关键.     

不同初始场资料对台风“桑美”数值模拟的影响

以2006年超强台风"桑美"为个例,分别以GFS(全球预报系统)再分析资料和JMA(日本气象厅)区域客观再分析资料为初始场,利用中尺度模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)对台风"桑美"进行高分辨率数值模拟,分析不同初始场资料对台风内部结构和移动路径的影响。结果表明:对于500hPa高度场和850hPa水汽、风场等预报,GFS再分析资料和JMA区域客观再分析资料均能较好地把握台风整体的流场形势。从700hPa风场、近地面风速、降水、雷达反射率、最小海平面气压和最大风速等模拟效果来看,JMA区域客观再分析资料均优于GFS再分析资料。对于台风路径的预报,前15h内JMA区域客观再分析资料较GFS再分析资料要好,而15h之后,以这两种资料作为初始场的台风预报路径与实况均有较大偏差。     

AREM中尺度大气模式与海浪模式双向耦合预报试验

利用中尺度大气模式AREM与国际上比较成熟的海浪模式WAVEWATCH-Ⅲ进行双向耦合,应用管道通信技术建立区域中尺度大气-海浪耦合模式预报系统,充分考虑中尺度海-气间的相互作用,即大气低层风场驱动海浪并影响海浪状态变化,海浪通过与波龄密切相关的海表粗糙度和海洋飞沫来改变海气间动量、感热和潜热交换从而实现对大气的反馈.文中利用该耦合预报系统对发生在东南沿海的"威马逊"台风过程进行数值试验,重点分析海表粗糙度和海洋飞沫两个耦合因子对台风数值预报的影响.主要结论是:在台风高海况下,海浪引起的海表粗糙度和海洋飞沫的增加对台风数值预报影响均较为显著.海表粗糙度加大了海气间动量通量(摩擦作用),其阻碍台风的发展,但对台风路径预报影响不大;海洋飞沫贡献的感热和潜热为台风发展提供能量,从而使台风强度增强,降水显著增加,并使台风路径预报更加接近实况;两者共同的作用,使台风强度增强,台风路径预报也更为合理.     

台风“温比亚”(1818)影响辽东半岛的预报分析

2018年第18号台风"温比亚"北上引发辽东半岛普降大暴雨,局部特大暴雨,但业务数值预报模式在其路径、强度和降水预报方面均有一定偏差。利用中国气象局热带气旋年鉴、常规和非常规气象观测资料、FY-2G卫星云顶亮温(TBB)和欧洲中期数值预报中心ERA-Interim全球再分析资料(0.125°×0.125°),对台风"温比亚"影响辽东半岛的预报进行分析。结果表明:(1)"温比亚"预报的难点是登陆后转向点及转向后路径的预报,西风槽和大陆高压东移阻挡了"温比亚"的西行;台风"苏力"的西北移,导致副高位置偏北,其与东北地区高压脊形成的高压带则有利于"温比亚"的北抬。(2)"温比亚"和"苏力"2个台风与副高之间所形成的东南风低空急流,提供了持续的水汽和能量,既有利于"温比亚"强度的维持,又诱发辽东半岛强降水的持续发生。(3)"温比亚"在变性过程中与西风槽以及低空急流相互作用有利于其北侧螺旋云系的发展。强降水落区与台风低层环流北侧辐合带内冷暖平流活动密切相关,冷暖平流交汇处的能量锋带对强降水有较好的指示作用。(4)数值预报模式对转向点和转向后的路径预报存在较大分歧,除了参考集合预报产品外,还可采用相似预报手段,对比分析相似个例和误差小的数值预报模式的大尺度环境场,借助于数值预报产品和相似个例进行订正。     

0601号台风"珍珠"路径的分析预报

应用"一种应用云图定量决策台风路径的预报系统",对0601号台风"珍珠"移动路径,逐日进行跟踪分析预报,比较准确地描述这次台风的移动过程,合理地解释台风路径变化的物理原因。     

湿Q矢量释用技术在登陆华东台风定量降水预报(QPF)中的应用研究

利用湿Q矢量对数值预报模式输出的风场、温度场、温度露点场进行动力释用,并考虑地形强迫作用,得到一个独立于数值模式直接预报输出降水场的释用预报降水场即湿Q矢量释用(Q~MVIP)技术。结合2010—2014年汛期(6—9月)登陆我国华东14个历史台风降水实况资料以及华东区域中尺度模式(基于WRF V3.1)(简称WRF模式)预报产品,统计检验分析了Q~MVIP技术对登陆台风降水的定量预报能力。结果表明,Q~MVIP技术较WRF模式明显改善了对25.0 mm·(24 h)~(-1)以上及50.0 mm·(24 h)~(-1)以上降水的定量预报能力。进一步结合"菲特"台风(2013)登陆前后所引发的24 h累积降水场进行比较分析发现,Q~MVIP技术对台风暴雨落区、强度的反映能力均优于WRF模式。这表明,湿Q矢量释用技术可以在一定程度上弥补现有数值预报模式对登陆台风定量降水预报(QPF)能力的不足。     

2019年西北太平洋台风活动特征和预报难点分析

2019年在西北太平洋及南海共生成台风29个,比多年同期平均偏多2个,其中6个台风登陆我国,比多年平均偏少1个;台风整体强度偏弱,但全年最强台风夏浪极值强度达到68 m·s~(-1)(17级以上);登陆台风整体强度偏弱,但"利奇马"登陆强度强(52 m·s~(-1),超强台风级)、影响重;秋季台风生成数较常年明显偏多,尤其是11月生成台风数达到6个。2019年中央气象台台风路径预报平均误差与近5年(2014—2018年)的平均误差相比,在24～72 h的预报误差有所增大,而96～120 h的预报误差则明显减小,尤其是120 h的预报准确率创新高。与日、美官方预报相比,中国在24 h和96～120 h的预报水平处于领先地位,在48～72 h的预报误差比日本略高,但低于美国,与EC确定性模式相当。     

LAPS系统中两种资料融合方法对台风“海葵”的预报对比分析

LAPS分析系统包含两种资料融合方法,一种是基于修正的Barnes插值方法(LAPS方法),另一种是基于连续变分的融合方法(STMAS方法)。本文以2012年11号台风"海葵"为例,对LAPS分析系统中这两种方法进行对比分析。结果表明:(1)两种分析方法均能较好分析出台风的环流结构和中心;其中,LAPS方法分析的台风强度略偏弱,但包含小尺度系统较多;相比较而言,STMAS方法分析的台风强度偏强,分析场更加连续、平滑。(2)对高度场、湿度场以及中低层风场和温度场,STMAS方法分析场更加接近探空观测。(3)以LAPS方法分析场为初始场,预报的台风路径误差较STMAS方法大,但对100 mm以上的强降水中心的预报TS评分较高,0—6 h降水预报TS评分也明显高于STMAS方法;而以STMAS方法分析场为初始场,预报的台风强度强于实况,但对大于25 mm和50 mm的雨区预报优于LAPS方法,12—24 h降水预报TS评分也较优。(4)在该台风个例中,对两种方法的降水预报进行平均,所得到的降水预报场具有相对较高的TS评分。     

资料同化对2017年登陆广东沿海台风的短期降水与路径预报影响

利用华南精细数值天气预报模式,设计了无同化资料(CTRL)、同化雷达反演水汽(EXP1)以及同化雷达反演水汽、地面和探空资料(EXP2)三个试验,对2017年登陆广东沿海的四个台风降水预报与路径预报进行模拟,以评估资料同化对登陆台风短期降水预报、路径预报的影响。分析结果如下:雷达反演水汽同化后对未来24小时降水预报技巧均有正的改善,对台风路径预报影响不大;在此基础上同化地面、探空资料后对台风路径预报有改进,对降水预报改进不明显(与EXP1比)。通过诊断分析台风“玛娃”,发现模式初值场水汽的增量配合对流上升区有利于短时间内成云致雨,从而提高短时降水预报;地面及探空资料同化有利于登陆台风的短时路径预报。      

台风“苏拉”登陆福建后降水的非对称成因分析

利用常规天气资料、NCEP再分析资料、卫星云图、新一代天气雷达等资料,分析了2012年第9号台风"苏拉"降水预报失败的原因及其暴雨成因。结果表明:此次台风暴雨预报失败的主要原因在于预报过程中没有关注台风垂直结构的改变及其对降水落区的影响。"苏拉"台风暴雨是在中高纬稳定的环流形势下发生的,低层到高层引导气流的变化导致"苏拉"高层风暴中心向南倾斜;环境风垂直切变导致了台风降水的非对称分布,环境风垂直切变方向的左侧是强降水发展的区域;此外,随着台风环流中心在垂直方向发生偏移,改变了涡度平流的垂直分布,从而导致了福建省南部的暴雨。因此关注登陆台风中心在垂直方向的偏移对台风降水预报非常重要。     

SAL方法在东北地区台风降水预报检验中的应用

选取2020年3次影响东北地区的北上台风的最强降水日作为个例,利用最佳方法确定阈值并识别降水主体与个体,对其进行SAL检验分析并评价中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)、欧洲中期天气预报中心数值模式(EC)以及中国气象局中尺度天气数值预报系统(CMA-MESO)模式12～36 h预报在东北地区对台风降水的预报效果。结果表明：台风“巴威”降水过程CMA-GFS的预报效果各方面均最佳。台风“美莎克”降水过程强度方面CMA-MESO预报较其他两个模式结果偏强,CMA-GFS结构预报得更好,EC对降水位置的预报最好。台风“海神”降水过程CMA-GFS和EC模式强度预报更好,EC模式对结构判断得最差但对降水位置的预报最佳。通过对2020年3次影响东北的台风模式检验分析,初步探索了各个模式在台风预报中的预报倾向,在未来东北地区台风降水强度的预报中,特别是在相似台风个例发生时,可以根据分析的模式预报特点进行选择性的参考与有目的的主观订正。     

台风"麦莎"路径东折分析及NWP产品检验

本文利用气象常规资料、NCEP/NCAR 再分析资料和数值预报产品(NWP)资料对0509台风"麦莎"路径两次明显东折(7日11时和8日23时)的原因进行了分析,并对 NWP 产品对麦莎路径的预报结果进行了检验.结果表明麦莎路径主要受西太平洋副热带高压(副高,下同)与西风带环流的影响,两次明显东折与西风带环流的经、纬向调整及副高由块状变为带状有关;"副高南落"指标和广义李雅普诺夫稳定度判据中 J22 的符号分别对应了麦莎的两次明显东折;麦莎中心气压和风力变化与台风的两次明显东折有很好的对应关系.另外,T213 资料的涡度和位温预报场对台风的两次明显东折有一定的指示意义.NWP 产品24 h内对台风路径的预报效果较好,但对台风的第二次东折预报较差.