“两层订正引导”台风路径预报方案初步应用

1970—1972年间,我们曾经在500毫巴正压形势预报的基础上用订正的引导气流方法进行台风路径的业务预报。通过几年的预报实践,联系过去对各等压面引导气流分析研究的结果,我们认识到:低层(850毫巴)引导对台风移动的作用在不少时候也是非常重要的。同时也感觉到:目前,预报低纬度地区的流场变化至少不比预报台风的移动更容易。基于以上的考虑,我们提出了一个机器定量计算与预报员分析判断相结合的两层订正引导方案。机器定量计算的部分是:根据起始时刻台风所在地区的大范围形势场,在大形势稳定和地转关系的假定下,定量计算出单纯的500毫巴引导气流、订正的500毫巴引导气流、单纯的850毫巴引导气流和订     

多层加权平均引导台风路径预报方法

通过对较多实例的计算分析,建立了应用地面—500 hPa和地面—300 hPa气压加权引导气流的台风路径预报方程。预报试验表明,它们对中、低纬度台风移动有较好的应用前景,文中对这一方法的依据和预报试验结果进行了比较详细的讨论。     

订正JMH的台风路径预报

通过对JMH台风路径预报误差检验和分析,提出了一种台风路径短期预报的方法.即以JMH数值预报的台风位置为基础,应用当时能收集到的数值预报产品和实时资料,对台风位置进行订正.     

台风路径数值预报实时订正技术及其集成应用

以台风路径数值预报的短时效预报偏差和目标时效（指所需订正的时效）的纬度预报为预报因子,采用多元线性回归方法建立了台风路径预报的偏差预估方程,继而对台风路径预报进行实时订正。本文以12 h为短时效,通过对欧洲中期天气预报中心确定性预报模式（ECMWF-IFS）和集合预报模式（ECMWF-EPS）的台风路径预报的应用,得到以下结论:2018年试报结果表明,24 h、36 h、48 h、60 h、72 h、84 h订正后的ECMWF-IFS台风路径预报的平均距离误差分别比订正前减小了7.3 km、9.3 km、8.9 km、6.5 km、6.9 km、2.6 km,总体来说较强台风（指12 h的台风强度实况≥32.7 m s?1）路径预报的订正效果更好。尝试了先对ECMWF-EPS各成员的台风路径预报进行订正,再进行集成预报,并对比了以下5种方式得到的台风路径预报:“订正后的确定性预报”、“所有集合预报成员集合平均”、“优选集合预报成员集合平均”、“所有集合预报成员先订正再集合平均”和“优选集合预报成员先订正再集合平均”,2018年试报结果表明,对于平均距离误差,24 h和36 h“优选集合预报成员先订正再集合平均”最小,48 h和60 h“所有集合预报成员先订正再集合平均”最小,72 h和84 h“优选集合预报成员集合平均”最小,如果在业务中有针对性地进行应用,有望获得一个在各预报时效表现都较优异的台风路径客观综合预报结果。24 h、36 h、48 h、60 h“优选集合预报成员先订正再集合平均”的平均距离误差分别比“所有集合预报成员集合平均”减小了13.3 km、11.7 km、10.0 km、7.6 km,比中央气象台官方预报（对应的时效为12 h、24 h、36 h、48 h）减小了0.7 km、2.0 km、3.9 km、2.4 km。     

用综合要素法作台风订正预报

由于沿海地区的生产、生活设施大多可以适应台风的一般影响。因此,县站预报应着重考虑台风是否有严重影响。为此,我们根据汕尾站建立的88个台风档案资料,进行分类统计并综合单站要素与云天变化,分析了台风对测站有严重影响的前期征兆,制作了以下预报工具。 一、综合方法 近年来,格雷等人用综合法研究热带云团和热带气旋的平均结构取得了可喜的成果。我们认为对某一特定的天气系统利用综合方法,将单站多时次     

台风路径集合预报的实时订正技术研究

在台风业务预报中,由于模式运行、后处理及资料传输等原因,数值模式指导产品包括集合预报都存在一定时间的滞后,若直接使用会造成数值模式或集合预报平均的预报效果降低。利用ECMWF集合预报台风路径和中央气象台(简称中央台)实时业务定位,在统计分析的基础上,提出一种业务上可用的针对单模式集合预报的台风路径实时订正技术。结果表明,该方法明显优于单模式集合预报平均和确定性预报,在对2012年的预报试验中,24、48、72、96 h的时效路径预报误差分别比集合平均提高了15%、6%、10%、8%。同时其路径误差优于目前我国业务路径预报,2012年平均24、48、72、96 h的路径误差分别减小7、7、11、10 km。     

BDA方案在台风路径预报中的应用

利用PSU／NCAR中尺度非静力有限区域MM5及其伴随模式,以T106分析资料为背景场,设计两种台风Bogus方案对台风的初始场进行优化,并进行了数值模拟试验。对9608号台风个例的数值模拟试验研究表明,经过优化的台风初始场较好地改进了由于海洋上资料缺乏所造成的台风中心位置不准、台风环流偏弱和台风内部结构不完整等问题,提高了台风路径预报的准确率。通过试验对比发现,BDA方案优化的初始场更合理,其台风路径预报效果优于GFDL方案。     

光流法在台风路径预报检验与订正中的应用

本文在台风路径预报检验与订正方面引入了光流法,结果表明:①利用光流检验方法,可以将位势高度场的预报误差分解为强度、位移和角度3种误差场,实现整个误差场的量化。利用位移和角度误差场即可进行台风路径预报的检验和订正。②从"莫兰蒂"台风过程可以看到,对相同的过程,不同数值模式一般表现不同。对一次台风过程可以连续跟踪不同数值模式的预报偏差,从中发现预报稳定性最好的模式,再利用这个模式的位移和角度误差进行台风路径预报的订正,这也是提高台风路径准确度的一个有效途径。     

FY-3A微波资料偏差订正及台风路径预报应用

我国极轨气象卫星FY-3A大大增强了对地球系统的综合探测能力,而偏差订正对卫星资料的应用非常必要。试验中FY-3A卫星微波资料的偏差订正方案是在Harris等的TOVS辐射资料偏差订正经验方法的基础上结合WRF-3DVAR系统发展的,偏差订正后微波资料各通道拟合结果基本位于主对角线上,大多数卫星观测数据与观测算子利用背景场计算的亮温值分布趋于合理,偏差得到很大程度的降低。偏差订正后,利用数值模式直接同化FY-3A气象卫星微波资料,通过对2008年和2009年的4个台风进行预报评估表明:同化FY-3A气象卫星资料后路径预报能力提高明显,尤其是36 h后路径预报结果;同化FY-3A气象卫星微波资料后台风预报路径误差平均降低20%,而只同化常规资料路径误差仅仅降低了4%。     

基于误差权重的站点降水订正预报方法研究

基于2018—2020年逐日修水国家基本气象站降水实况和模式降水预报数据,对ECWMF、NCEP、JMA、CMA-GFS、CMA-SH9等5种模式24 h及48 h降水预报进行了误差分析及检验。结果表明,总体上各模式24 h、48 h降水预报误差均以一个量级的正误差为主;各模式24 h降水预报误差小于48 h; CMA-SH9、JMA模式24 h、48 h预报误差均较小;总体上各模式24 h预报评分优于48 h;华东模式、日本模式24 h、48 h晴雨准确率均较高;CMA-SH9、ECMWF、NCEP模式24 h、48 h降水预报各量级风险评分均较高;JMA模式对24 h暴雨及以上量级降水可能具有一定的预报指示意义;总体上各模式24 h、48 h降水预报风险评分随量级增大而降低,空报率、漏报率随量级增大而增大;总体上各模式24 h、48 h小雨预报性能较优,中雨均易空报,大雨均易漏报,暴雨及以上降水均易空报与漏报。进一步通过引入滑动训练期,并基于平均绝对误差权重的多模式集成订正方案对降水预报进行订正,且对订正预报结果进行了整体及分季节评估检验。结果表明,相对多数模式,经订正后24 h、...     

西太平洋台风路径业务数值预告模式及其初步使用结果

本文介绍一个西太平洋台风路径业务数值预告模式及其初步使用结果。该模式利用逆平滑算子提高了计算精度,应用最小二乘方原理引进初始时刻后六小时台风位置,从而改进了预告结果。69次试验性预报以及1977—1979年台风季节的48次业务预告的结果表明,该模式对西太平洋台风路径具有一定的预告能力。本文还指出了该模式存在的缺点与进一步改进的途径。     

用ECMWF数值预报产品预报台风路径

为提高台风预报效果,并使其客观定量,本文运用ECMWF数值预报(0 h(实况场)～168 h)产品,以涡度中心为基础,在气旋性涡旋的格区中,找准恰当的"扭角",用计算机图上作业程序确定台风位置,平均误差84 km,表明本方案有其优越之处.在预报过程中,对涡度中心的阈值和搜寻半径系数的选定,结合实际计算后的距离误差和可预报率作了些讨论.逐年运用效果统计表明,本文提出的方案有着良好的应用前景.     

一种基于分析增量更新技术的台风初始化方案

台风初始化方案最大的困难在于其只能根据有限的观测资料（台风中心位置、最低气压、最大风速和大风半径等）来构造一个与模式动力-物理过程协调的涡旋模型。首先根据实际观测资料对背景场中的涡旋扰动进行重定位和风速调整,然后将分析增量更新（Incremental Analysis Update,IAU）技术应用于台风初始化方案中,将调整后的涡旋当作一个强迫项逐渐加入到模式预报过程中,通过模式自身调整来得到一个协调性较好的台风初始结构,从而改善模式对台风的预报性能。对“山竹”台风的多次预报结果表明:（1）台风初始化对于台风路径误差影响较小,对于强度预报改进则比较明显。特别是在台风生成初期,台风初始化技术能够有效地增强全球模式分析场中的涡旋强度,并解决预报过程中强度较弱的问题。（2）根据预先给定的三维风场,IAU技术能通过模式自身预报过程对其他变量进行调整,从而得到一个热力和动力协调的初始涡旋结构。相对于仅对初始风场的调整,它对24 h之后的路径和强度预报误差会有更进一步的改善。（3）对IAU中的松弛时间进行参数敏感性试验,发现该变量取3—6 h效果较好。      

台风大风预报研究回顾

大风是台风引发的三大灾害之一,考虑到现有的台风大风研究相对较少、预报经验也比较不足,因此对其预报方法进行回顾总结具有十分重要的意义。从经验预报、统计预报、数值模式预报及数值预报产品释用等4个方向梳理了台风大风预报技术的研究与应用现状:天气图、卫星云图和雷达图是经验预报中非常重要的工具;统计预报根据方法的不同可细分为回归预报、客观相似预报和气候持续性预报;数值模式预报方面,国内外多家机构都研发了相应的台风大风预报产品;数值预报产品的释用目前则包含了动力释用、统计释用和人工智能释用。同时总结了上述4类预报方法各自的优势和不足。最后,讨论了未来研究与实际业务中进一步提高台风大风预报能力的可能发展方向。     

数值预报产品在一次台风登陆暴雨天气过程中的预报能力分析

通过EC、T213预报产品对2003年7号台风"伊布都"登陆的天气形势演变的预报效果进行分析,以期更好地利用数值预报产品,做出更加准确的天气预报.     

A statistical downscaling scheme to improve global precipitation forecasting

Based on hindcasts obtained from the “Development of a European Multimodel Ensemble system for seasonal to inTERannual prediction” (DEMETER) project, this study proposes a statistical downscaling (SD) scheme suitable for global precipitation forecasting. The key idea of this SD scheme is to select the optimal predictors that are best forecast by coupled general circulation models (CGCMs) and that have the most stable relationships with observed precipitation. Developing the prediction model and further making predictions using these predictors can extract useful information from the CGCMs. Cross-validation and independent sample tests indicate that this SD scheme can significantly improve the prediction capability of CGCMs during the boreal summer (June–August), even over polar regions. The predicted and observed precipitations are significantly correlated, and the root-mean-square-error of the SD scheme-predicted precipitation is largely decreased compared with the raw CGCM predictions. An inter-model comparison shows that the multi-model ensemble provides the best prediction performance. This study suggests that combining a multi-model ensemble with the SD scheme can improve the prediction skill for precipitation globally, which is valuable for current operational precipitation prediction.     

台风移动的分型统计预报方法

一、前言 近年来,用逐步回归的统计预报方法作台风路径的短期预报,已成为许多气象台预报业务中常用的工具之一,这个方法结合了预报员们的实践经验,经两年的使用结果证明是有一定参考价值的。目前的改进主要采取以下几个途径:(1)提高预报因子的质量,着重在各个因子的天气意义方面和台风移动之间相关性的提高。(2)对统计样本先作天气     

WRF-Hybrid背景误差协方差调整在台风同化及预报中的应用研究

利用雷达径向风单点试验和2006年8月超强台风"桑美"个例,首先研究了静态背景误差协方差的尺度化因子和方差在台风系统雷达资料同化中对台风路径和强度预报的影响。结果表明:在高时空分辨率的雷达资料同化中,较小的尺度化因子能显著改进对台风路径的预报;尺度化因子的影响比方差的影响更为显著。基于上述实验结果,进一步研究了WRFDA-Hybrid系统中"流依赖"控制变量的水平局地化和垂直局地化对台风预报的影响。试验结果表明:当"流依赖"的水平局地化距离与静态背景误差协方差的尺度化因子具有等效影响范围的时候,WRFDA-Hybrid能够得到比较合理的分析结果。同时针对雷达观测资料的空间分布特征,本文提出了一种新的基于雷达探测高度的垂直局地化方案,对台风的强度和路径预报均有显著的改进。     

The impact of T-PARC 2008 dropsonde observations on typhoon track forecasting

The THORPEX-Pacific Asian Regional Campaign 2008 (T-PARC 2008) was performed during the period of August 1 through October 4, 2008, and mainly focused on the genesis, intensification, recurvature, and extra-tropical transition over the western North Pacific in collaboration with TCS-08 and DOTSTAR. This study investigates the impact of dropsonde observations on the improvement of predictive skills for Typhoon Sinlaku (0813) and Jangmi (0815) during T-PARC 2008. Twelve and six cases were selected for Sinlaku and Jangmi, respectively. The dropsonde data were assimilated by the Weather Research and Forecasting (WRF)-Three-Dimensional Variational system (3DVAR), and then the typhoon track was obtained by running a WRF model for up to 72 hours. Consequently, the assimilation of the dropsonde data had positive impacts on the typhoon track forecast and lead to mean track error reductions of 22.5% and 17.0% for Typhoon Sinlaku and Jangmi, respectively. Subsequent experiments were also conducted to determine the sensitivities of storm activity in the horizontal and vertical distributions and the dynamic and thermodynamic variables using the dropsonde data. The results show that sondes released south of storms around the middle troposphere (500～850 hPa) are more effective in improving the track forecast. The dynamic variables mainly affect the storm tracks, while the thermodynamic variables mainly affect the central pressure of the storm.     

台风涡旋循环初始化方法及其在GRAPES-TCM中的应用

由于观测资料的缺乏,全球数值模式中台风涡旋一般较弱.但在区域数值模式中由于能使用更高的分辨率,采用适合台风的物理过程计算方案,因此区域模式中的台风涡旋能得到更好的发展.通常情况下,由于区域模式每次预报都使用全球模式的预报结果作为背景场,因此在区域模式中得到发展的台风涡旋并不能出现在下一次预报的初始场中.本研究结合BDA和涡旋重定位方法,采用MC-3DVar技术将台风涡旋初始化与资料同化技术结合起来,提出了循环初始化技术.在该技术中,提取区域模式6 h预报的台风涡旋周围的廓线资料,并根据台风观测位置将这些廓线资料平移到正确位置进行同化,从而使得台风涡旋在区域模式中得到循环发展.个例试验的结果表明循环初始化方案能更准确地刻画初始台风的强度和结构,相比控制试验,其初始台风强度更接近实况,结构更为合理,而且与观测更为接近,相应的,台风路径和强度预报也有很大的改善.对超强台风"蔷薇"的22次预报的总体结果表明,相对控制试验,循环初始化方案使得试验的总体路径预报距离误差从24 h的113 km降低到89 km,从48 h的188 km降低到184 km.另一方面,循环初始化方案对强度预报也有很大改善,24 h中心气压均方根误差从控制试验的32 hPa降到22 hPa.2009年汛期开始,以循环初始化方案为基础的GRAPES-TCM投入准业务试验,在对2009年2、3、4和6号热带气旋的准业务运行的预报结果的分析表明,新的方案较之采用涡旋重定位的GRAPES-TCM业务系统在路径和强度预报能力方面均有较大改善.