用数字云图确定热带气旋强度的人-机对话系统

使用２４４６张卫星展宽云图资料样本，根据云系统结构和热带气旋强度的密切相关，求出回归方程，作为估计热带气旋强度的基本公式，并在计算机上实现，建立了确定热带气旋强度的人－机对话系统。经过业务试运行，获得了满意的结果。     

用数字云图确定热带气旋强度的原理和方法

本文采用数字云图资料，分析热带气旋强度与热带气旋中云系结构的关系，提出了云系结构紧密度因子的概念并用云带旋转的圈数表示热带气旋强度的方法。本文对原有关于热带气旋中云系结构的某些因子的取值作了适当调整， 改进了用增强红外云图确定热带气旋强度的方法。 经过对2446组样本的拟合，热带气旋强度最大风速估计值的平均绝对误差为2.48 m/s。本方法可以实现人机交互，能更客观地作出定量估计。对1993年12个热带气旋检验，最大风速平均绝对误差为2.31 m/s。     

用数字云图确定热带气旋强度方法的检验和应用

以关岛飞机探测的热带气旋资料和登陆热带气旋的实测风资料为观测值，将用数字云图确定的热带气旋强度与观测值作比较，其平均绝对误差均不足3 ms-1。文章还给出了1994年业务试用结果。检验结果表明，此方法具有业务应用价值。     

用增强显示云图确定热带气旋强度的方法

文章介绍了用增强显示红外云图确定热带气旋强度的方法。利用1983—1988年GMS增强显示云图资料，对中央气象台使用的《用地球同步气象卫星红外云图估计热带气旋强度》的方法中的云特征指数进行了修改与调整，增加了眼区的温度、中心强对流云区和螺旋云带的云顶温度等新的云特征因子。经统计、拟合，得到云特征指数与热带气旋中心附近最大风速、最低海平面气压的对应关系，给出了计算热带气旋强度的人-机交互方法流程，此方法对各种强度的热带气旋都能客观地计算其强度，使用简便，且精度满足业务应用要求。     

热带气旋预报中的卫星云图实用技巧

根据20多年实践经验,归纳出一套根据云图判断热带气旋强度的实用技巧,主要包括根据云图形态推测热带气旋强度、短期动向及风雨影响.将大陆或大岛对热带气旋云型影响的严重程度分为4类,即轻度、中度、重度影响和崩溃性破坏.介绍了推测热带气旋短期动向的10类基本云型,并讨论了各种热带气旋云型可能带来的风雨影响之强度、持续时间及方式.云形结构对推测热带气旋的风雨影响具有相当的指示性.     

利用雷达回波特征和地面资料确定热带气旋强度

1引言在热带气旋监测预报中，有经验的预报员，一般都能根据不同热带气旋的回波结构，定性地判断热带气旋强度，但怎样认定性地判断提高到定量地确定热带气旋强度，这个问题，关键在于怎样选择与热带气旋强度有密切关系的回波特征要素和地面资料要素。本文以1983～1993年对影响珠江三角洲附近地区11个热带气旋的雷达回波资料和地面资料，用相关法筛选出6个能描述热带气旋强度的因子，尝试制作一种可用人机结合定量确定热带气旋强度的方法。2选择与热带气旋强度有密切关系的因子根据历年热带气旋各时次强度所对应的雷达回波要素和地面资料要…     

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。     

西北太平洋热带气旋强度资料的对比

在获取关岛联合台风警报中心(JTWC)以及中国气象局《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》自1949—2004年西北太平洋热带气旋强度(近中心最大风力)资料的基础上,着重比较了两者在时间变化上的差异,结果显示:热带风暴以上近56 a所有样本的平均风速前者小于后者0.81 m.s-1,而这一差异主要的贡献是强台风以上样本。两资料集最显著的特征是热带风暴以上年平均风速随时间变化的差异上,自1970s中期到1990s中期,两者的走势趋向呈相反的态势,前者呈上升趋势,后者呈下降趋势,特别是强台风以上样本表现更为突出。利用资料相对稳定性原则,对JTWC和《台风年鉴》资料进行校正,1990s以来JTWC估计的热带气旋强度可能偏大,1970s之前《台风年鉴》估计的数值也可能偏大。     

FY2卫星云图分析系统在热带气旋北冕过程中的应用

利用FY2卫星云图分析系统的各项分析功能,结合常规观测资料对热带气旋北冕的天气形势、云图演变以及路径变化、风雨情况等进行了分析。结果表明,副热带高压摆动,中纬度西风小槽东移,低层西南气流加强和减弱是"北冕"出现两次北抬和一次南折的直接原因;对流云团的发展和减弱对应低层西南气流的加强和减弱;强降水与云顶亮温的最低值中心及强度密切相关,而云团面积和云顶亮温与强降水也有很好的对应关系,其中发展的云系是强降水发生的信号。FY2卫星云图分析系统较好地分析了"北冕"整个过程的变化特点,对于短时临近预报有较好的辅助作用。     

Comparison of Three Tropical Cyclone Intensity Datasets

Analyzed in this paper are the 16-yr (1988-2003) tropical cyclone (TC) intensity data from three major forecast centers of the western North Pacific, i.e., China Meteorological Administration (CMA), Regional Specialized Meteorological Center Tokyo (RSMC Tokyo), and Joint Typhoon Warning Center (JTWC) of the United States. Results show that there are significant discrepancies (at 1% significance level) in the intensity of TCs among the three centers, with a maximum difference for the same TC over 30 m s-1. The flight reconnaissance over TC can minish the discrepancy to some extent. A climatic and persistent prediction model is set up to study the impact of initial data from different forecast centers on the prediction of TC intensity. It is obtained that the root mean square error (RMSE) of a 4-yr independent test is the largest using data from JTWC, while the smallest using data from RSMC Tokyo. Average absolute deviation in 24-h intensity prediction is 2.5 m s-1 between CMA and RSMC Tokyo data, and 4.0 m s-1 between CMA and JTWC data, with a maximum deviation reaching 21 m s-1. Such a problem in the initial value increases the difficulty in intensity prediction of TCs over the western North Pacific.     

A Western North Pacific Tropical Cyclone Intensity Prediction Scheme

A western North Pacific tropical cyclone (TC) intensity prediction scheme (WIPS) is developed based on TC samples from 1996 to 2002 using the stepwise regression technique, with the western North Pacific divided into three sub-regions: the region near the coast of East China (ECR), the South China Sea region (SCR), and the far oceanic region (FOR). Only the TCs with maximum sustained surface wind speed greater than 17.2 m s-1 are used in the scheme. Potential predictors include the climatology and persistence factors, synoptic environmental conditions, potential intensity of a TC and proximity of a TC to land. Variances explained by the selected predictors suggest that the potential intensity of a TC and the proximity of a TC to land are significant in almost all the forecast equations. Other important predictors include vertical wind shear in ECR, 500-hPa geopotential height anomaly at the TC center, zonal component of TC translation speed in SCR, intensity change of TC 12 or 24 h prior to initial time, and the longitude of TC center in FOR. Independent tests are carried out for TCs in 4 yr (2004-2007), with mean absolute errors of the maximum surface wind being 3.0, 5.0, 6.5, 7.3, 7.6, and 7.9 m s-1 for 12- to 72-h predictions at 12-h intervals, respectively. Positive skills are obtained at all leading time levels as compared to the climatology and persistence prediction scheme, and the large skill scores (near or over 20%) after 36 h imply that WIPS performs especially better at longer leading times. Furthermore, it is found that the amendment in TC track prediction and real-time model analysis can significantly improve the performance of WIPS in the SCR and ECR. Future improvements will focus on applying the scheme for weakening TCs and those near the coastal regions.     

西北太平洋热带气旋强度统计释用预报方法研究

为了提高西北太平洋地区热带气旋（TC）强度预报准确率,在气候持续预报方法基础上,考虑气候持续性因子、天气因子、卫星资料因子,以TC强度变化为预报对象,运用逐步回归统计方法,建立西北太平洋地区24、48、72小时TC强度预报方程。通过不同的分海区试验（远海区域、华东近海、华南近海）,证明回归结果较好。逐一分析选入因子发现：气候持续性因子在方程中相当重要;同时对远海区域和华东近海而言,海温影响也不容忽视,对华南近海而言,反映动力强迫作用的因素也较为重要。卫星资料的加入,对回归结果略有改进。用“刀切法”作独立样本检验,与气候持续法比较,预报误差明显减小。     

Dvorak技术估测热带气旋强度研究进展

在常规观测资料稀少的热带洋面上,卫星云图是监测热带气旋的主要工具。Dvorak技术通过一系列经验规则,将热带气旋在卫星云图中表现出来的云系结构特征及特定的参数同其发展强度联系起来。介绍了利用Dvorak技术估测热带气旋强度的研究背景和原理方法,总结了国内外在该领域的研究进展及其存在的优势和不足,指出Dvorak技术是目前业务化估测热带气旋强度的主要工具,同时展望了该技术未来的发展方向。     

Importance of Air-Sea Coupling in Simulating Tropical Cyclone Intensity at Landfall

An atmosphere-only model system for making seasonal prediction and projecting future intensities of landfalling tropical cyclones (TCs) along the South China coast is upgraded by including ocean and wave models. A total of 642 TCs have been re-simulated using the new system to produce a climatology of TC intensity in the South China Sea. Detailed comparisons of the simulations from the atmosphere-only and the fully coupled systems reveal that the inclusion of the additional ocean and wave models enable differential sea surface temperature responses to various TC characteristics such as translational speed and size. In particular, interaction with the ocean does not necessarily imply a weakening of the TC, with the coastal bathymetry possibly playing a role in causing a near-shore intensification of the TC. These results suggest that to simulate the evolution of TC structure more accurately, it is essential to use an air-sea coupled model instead of an atmosphere-only model.     

Re-examining Tropical Cyclone Fullness Using Aircraft Reconnaissance Data

We use FLIGHT+ aircraft reconnaissance data for tropical cyclones (TCs) in the North Atlantic and Eastern Pacific from 1997 to 2015 to re-examine TC fullness (TCF) characteristics at the flight level. The results show a strong positive correlation between the flight-level TCF and the intensity of TCs, with the flight-level TCF increasing much more rapidly than the near-surface TCF with increasing intensity of the TCs. The tangential wind in small-TCF hurricanes is statistically significantly stronger near the eye center than that in large-TCF hurricanes. Large-TCF hurricanes have a ring-like vorticity structure. No significant correlation is observed between the flight-level TCF and the comparative extent of the vorticity-skirt region occupied in the outer core skirt. The proportion of the rapid filamentation zone in the outer core skirt increases with increasing flight-level TCF. The differences in entropy between the radius of the maximum wind and the outer boundary of the outer core skirt also increase with increasing flight-level TCF.     

基于FY-3C/MWTS-II数据估计西北太平洋热带气旋强度

文章利用FY-3C新型微波温度计(MWTS-Ⅱ)数据估计发生在西北太平洋的热带气旋强度。首先对与热带气旋最强暖核位置相重合的通道5~8进行临边订正,取得了较好的效果,订正偏差均小于各通道的探测灵敏度;之后利用热带气旋微波亮温距平分布分析了热带气旋在对流层中、上层的增暖特征,发现热带气旋中心的增暖强度、形状特征与热带气旋的强度相关,强度较强的气旋中心增温较强,其暖核结构清楚而完整;最后利用通道6和通道7最强亮温距平中的最大值建立了热带气旋强度估计模型,独立样本检验的标准偏差为13.0 hPa,进行扫描角度修正后的标准偏差为12.0 hPa,引入纬度因子后的标准偏差为11.1 hPa,估计精度得到一定程度的改善。     

利用神经网络方法建立热带气旋强度预报模型

以神经网络方法为基础,建立西北太平洋热带气旋强度预测模型,模型首先进行历史相似热带气旋选择。从选择的样本出发,计算得到一组气候持续因子、天气学经验因子和动力学因子, 对这些因子采用逐步回归方法进行筛选,将筛选得到的因子同对应时效的热带气旋强度输入神经网络训练模块,从而得到优化的预测模型。从2004-2005年西北太平洋26个热带气旋过程对12,24,36,48,72h等不同预报时效分别进行的634,582,530,478,426次预测试验结果的统计来看,相对于线性回归模型预测水平,该模型显著降低了各时段的预测误差。从几个热带气旋个例的预测结果来看, 该模型对超强台风, 以及具有强度迅速加强、再次加强等特征的热带气旋过程均有很好的描述能力。