台风登陆华南年频次的投影寻踪回归预测模型

根据历史资料,应用投影寻踪回归（ＰＰＲ）的基本思想和算法,建立了台风季节台风登陆华南年频次的ＰＰＲ预测模型。结果表明ＰＰＲ模型的预测精度优于逐步回归建模的预测精度。     

台风登陆过程中南海近海阵风因子特征

阵风预报对于输电铁塔线路设计、风力发电、建筑和桥梁设计以及航空气象安全等至关重要。目前,基于不同观测资料和计算方法,学者们给出了不同的阵风或阵风因子参数化公式,没有公认的一致结果。利用中国气象局南海(博贺)海洋气象科学试验基地离岸4.5 km和6.5 km的两个海洋气象观测塔在2008—2018年七个台风期间观测的10 Hz高频湍流脉动数据,分析了观测高度、平均时间、下垫面特征和大气稳定度对阵风因子计算结果的影响,研究了近海海上台风过程中阵风因子与平均风速和湍流特征参数的关系。不同于以往研究给出阵风因子是常数,给出了阵风因子随10 m风速变化的计算公式,为阵风预报及相关防灾减灾提供参考依据。     

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。      

我国东南海岸线分布对9216号台风暴雨增幅影响的数值研究

利用一个三重水平结构，双向嵌套的台风数值模式，以１９９２年８月２９日１２冒为初始场，根据模式中地形插值时遇到的问题，设计了实际海岩线与扩展海岸线两种方案，对９２１６号登陆台风及其暴雨进行了对比模拟试验。结果表明：地形动力抬升形成的对流陈水是台风暴雨增幅的一个重要原因。     

1998年台风与飓风异常成因分析

1998年,西北太平洋台风年发生频数创下14个的谷值,打破了建国以来1951年全年生成20个台风的最低纪录。而在同年,大西洋飓风发生数目却创下了14个的近年最高纪录。本文利用NCEP/NCAR再分析等资料,分析了台风发生与越赤道气流活动异常之间的关系。发现:1998年夏季(6~9月)东半球90 E～180 区间里越赤道气流明显地偏弱,而0～90 E区间里,特别是位于40～45 E的索马里急流处,越赤道气流极强,是造成1998年南海及西北太平洋台风发生数目特少的重要原因。而1998年大西洋飓风发生数比气候平均发生数目明显偏多以及当年强烈飓风造成重大灾害的主要原因,也正是由于1998年夏季40 W及75 W处越赤道气流异常强劲所引起的。     

我国沿海地区近54a台风灾害风险特征分析

台风严重影响着我国东南沿海省市的社会经济发展,本文选取南方沿海八个省市为研究区,利用1949—2002年共54 a登陆台风次数和1985—2002年的18 a经济损失的数据库信息,结合社会经济条件,对比分析了研究区台风易损性,及登陆台风的年内分布特征。探讨登陆台风的规律性及研究区台风易损性,将有利于合理部署救灾工作,合理分配救灾资源,并为社会减灾工作,尤其是长期的救灾规划提供指导作用。     

AN ENSEMBLE FORECAST EXPERIMENT OF A LANDING TYPHOON

Based on the Global Regional Assimilation and Prediction System-Tropical Cyclone Model(GRAPES-TCM),an ensemble forecast experiment was performed,in which Typhoon Wipha during the period immediately prior to landfall was selected for the study and the breeding of growing mode(BGM) method was used to perturb the initial conditions of the vortex field and the environment field.The results of the experiment indicate that each member had a different initial status in BGM processing and they show a reasonable spread among members along with the forecast phase.Changes in the large-scale field,thermodynamic structure,and spread among members took place when Wipha made landfall.The steering effect of the large-scale field and the interaction between the thermodynamics and the dynamics resulted in different tracks of the members.Meanwhile,the forecast uncertainty increased.In summary,the ensemble mean did not perform as well as the control forecast,but the cluster mean provided some useful information,and performed better than the control in some instances.The position error was 34 km for 24 h forecast,153 km for 48 h forecast,and 191 km for 66 h forecast.The strike probability chart qualitatively described the forecast uncertainty.     

UPGRADING OF TROPICAL LIMITED-AREA NUMERICAL MODEL AND APPLICATION IN TYPHOON FORECAST

A new tropical limited-area numerical model system developed in recent years is described in detail,which includes model formulation, physical processes and data initialization. Results of the application in numerical forecast from 1993 to 1995 are presented. In the forecast of typhoon, the new system shows a distinct improvement over a previous one.     

EXPERIMENTAL STUDIES WITH AN OPERATIONAL NUMERICAL MODEL FOR PREDICTION OF TYPHOON TRACKS OVER THE SOUTH CHINA SEA REGION

Experiments for short range forecasting of typhoon tracks over the South China Sea Region were carried out using limited-area numerical model recently developed by the authors.Due to the shortage of sounding data over the sea, typhoon circulations are usually obtained incompletely from objective analysis, or with significant deviation of the centre from reality.Therefore a set of schemes for typhoon initialization are proposed here to construct a bogus typhoon with the circulation being consistent with the physical processes included in the limited-area model.Based on the schemes bogus data over the model grids are created and analysed together with conventional observational data.Then the normal model initialization scheme is issued to further modulate the model typhoon with the numeriCal modeel.Some experiments of sensitivity in various aspects are conducted for further improvement of typhoon track predictions.The experimental results for a number of typhoon landing in southern China in 1993 and 1994 shows that the limited-area model is capable of predicting typhoon tracks in the southern China region.     

台风暴雨数值预报中ATOVS资料的变分同化试验

利用ATOVS卫星辐射率资料和NCEP资料,采用中尺度数值模式WRF(V3.3)及其同化系统WRF-3DVar,设计了几组同化试验方案,对由0908号台风"莫拉克"导致的台湾南部2009年8月8—9日特大暴雨过程进行数值预报。结果表明,直接同化ATOVS辐射率资料对初始温度场、湿度场和风场均有较明显的改善,其中连续循环同化试验的改善效果最显著,同化后初始场增加了暴雨中心上空对流不稳定性,同时风场也表现出更强的低层辐合、高层辐散的中尺度特征。对比不同的辐射率资料发现,同化MHS资料对湿度场改进效果较好,同化AMSUA资料对温度场和风场改进效果较好,同时同化MHS和AMSUA资料改进效果整体上要好于前两者。在对降水预报定量检验中,同化试验的整体评分要高于控制试验,特别是降水临界值超过300 mm后评分提高最为显著。连续循环同化试验对这次台风暴雨的预报与实况最为接近。     

南海中尺度大气-海流-海浪耦合模式的建立及应用

考虑到我国南海特殊的战略位置和复杂的海气相互作用特征,基于中尺度大气模式(MM5)、区域海洋模式(POM)和第三代海浪模式(WW3),利用消息传递的并行编程方案,建立了适用于我国南海海区的中尺度大气-海流-海浪三元耦合模式系统,将该系统用于对南海典型台风过程的模拟研究。结果表明:耦合模式运行高效稳定,较好模拟了两次台风过程,与非耦合大气模式相比,提高了对台风路径和强度的模拟准确率;耦合模式模拟出了上层海洋对台风系统的响应特征,在台风中心附近,海面温度降低,海表流场和海浪场增强,相对于台风路径,响应具有右偏性;耦合模式中的波浪效应增强了海表应力,阻碍了台风系统的发展,增强了海面降温幅度和海流近惯性振荡的振幅。大气-海流-海浪耦合模式系统是研究南海中尺度海-气相互作用,提高南海区域气象水文预报能力的一种有效手段。      

登陆台风对陕西一次强雷暴天气的作用

利用常规的天气图和物理量资料对1994年8月5～6日发生在陕西中部的一次区域性大风、冰雹、强暴雨天气进行诊断分析，结果表明：登陆台风的北上使得副热带高压东退，导致西风槽向东移动，带来弱冷空气，触发了陕西中部不稳定能量的释放。登陆台风向暴雨区输送了大量的能量和水汽。850hPa偏东急流左前侧的辐合区与200hPa西南急流入口区右侧辐散区重叠，产生的急流次级环流为强雷暴提供了持续强劲的上升运动。     

一次登陆台风的集合预报试验

选取0713号台风"韦帕"临近登陆过程为试验个例,在GRAPES_TCM模式基础上,采用增长模繁殖法(BGM)分别对台风涡旋场和环境场进行扰动来构造集合成员,进行集合预报,作为对台风数值预报方法的一种新的尝试。试验结果表明:通过BGM的动力调整后,成员间体现出不同的扰动形态,使得在后期的预报中产生合适的集合离散度。在台风登陆前后,大尺度平均位势高度场和风场以及集合系统的离散度均发生了明显的变化,可以看到大尺度环境场引导作用的差异使得成员间对台风路径的预报各不相同,体现了预报的不确定性。对路径预报而言,简单的算术平均并没有优于控制预报的表现,但通过聚类分析后,可以提高集合产品的使用效率。从中可以得到一点启发:怎样利用集合系统提供的大量信息值得进一步思考,聚类分析不失为一种改善集合预报产品利用效率的有效方法。     

南海台风边界层湍流小波分析

利用小波变换（WT）对香港天文台飞机观测台风“妮妲”（1604）资料进行分析,研究在不稳定、不均匀的台风边界层中湍流涡旋的垂直传输作用。在0.1～5 Hz惯性子区内横风和顺风分量功率谱密度能较好符合-5/3幂律。小波分析显示：横风的小波功率谱峰值集中在1 km之下,顺风分量的小波功率谱峰值集中在1～6km之间;眼区动量通量的主要贡献尺度为2.3 km,眼区外主要贡献尺度在1～2 km,中低层为较小尺度（<1.0km）;湍流功能(TKE)的生成尺度主要集中在4 km之下。这项研究定量描述了南海北部台风边界层各个区域湍流结构的差异特征,讨论了对台风边界层通量参数化的可能影响。     

GRAPES模式对2005年登陆强台风预报检验分析

针对2005年4个登陆强台风,在台风移动路径、登陆时间、地点、强度等方面,对GRAPES模式的预报能力进行检验评价, 并进行了误差原因分析。检验结果显示,GRAPES 模式台风中心位置预报24 h平均误差131 km,48 h平均误差252 km。模式预报台风登陆的时间、地点接近实况,预报比较准确;台风登陆时的强度预报偏弱。模式48 h预报准确性略低于24 h。误差原因分析表明,需要加强对非常规观测资料的同化应用,改进模式初始条件;提高模式分辨率,使得模式对中小尺度系统的预报模拟能力增强;改进模式地形的精细处理方法,提高模式对地形影响涡旋移动的模拟能力。     

APPLIED STUDY ON ATMOSPHERE-OCEAN-WAVE COUPLED MODEL IN SOUTH CHINA SEA

Based on MM5,POM,and WW3,a regional atmosphere-ocean-wave coupled system is developed in this work under the environment of Message Passing Interface.The coupled system is applied in a study of two typhoon processes in the South China Sea(SCS).The results show that the coupled model operates steadily and efficiently and exhibits good capability in simulating typhoon processes.It improves the simulation accuracy of the track and intensity of the typhoon.The response of ocean surface to the typhoon is remarkable,especially on the right side of the typhoon track.The sea surface temperature(SST)declines,and the ocean current and wave height are intensified.In the coupling experiment,the decline of SST intensifies and the inertial oscillation amplitude of the ocean current increases when the ocean-wave effect is considered.Therefore,the atmosphere-ocean-wave coupled system can help in the study of air-sea interaction and improve the capability of predicting and preventing weather and oceanic disasters in SCS.     

南海异常路径台风预报的数值试验

利用广州热带海洋气象研究所最近发展的热带有限区台风数值预报模式,对1991年登陆广东的9116号强热带风暴(Joel)进行了数值预报试验。结果表明:模型台风的加入,模式水平和垂直分辨率的提高,物理过程的完善,能大大提高台风路径的预报准确率。     

ENSO事件影响下登陆中国热带气旋年际变化特征的分位数回归分析

热带气旋每年对我国东南沿海地区造成很大的经济损失和人员伤亡。为了解登陆中国热带气旋的强度、位置和生成频率等特征,基于1949—2018年西北太平洋热带气旋数据,采用分位数回归的方法分析了登陆中国热带气旋活动年际变化特征规律。结果发现:登陆中国热带气旋活动年际变化特征受ENSO事件的影响,El Ni?o年、La Ni?a年和正常年登陆中国热带气旋的最大风速、最长生命期和生成位置的年际变化规律存在较大差异,且这种差异程度和热带气旋强度有关;此外,在不同的分位数下登陆中国热带气旋活动特征的年际变化趋势系数并不相同。研究结果可以为我国的东南沿海热带气旋数据分析和趋势预测提供有效的参考。      

不同海表面温度对南海台风“杜鹃”的影响试验

采用水平分辨率0.25 °×0.25 °的日平均和周平均的卫星微波成像仪(TMI)和卫星微波辐射计(AMSRE)的海温资料(TMI-AMSRE SST)作为下强迫源,利用中尺度数值模式MM5对南海过境台风"杜鹃"进行了模拟.试验结果表明:台风中心附近SST的差异会导致大气风场的差异,从而使模式对SST有比较快速而且明显的响应;不同的SST对台风的强度和路径都有一定的影响,而对台风降水和台风中心附近潜热通量有明显的影响;不同SST对台风的影响主要是通过改变海-气潜热通量来实现的.     

登陆华南的热带气旋环境场分析

对消除了热带气旋环流的500百帕位势高度场在热带气旋活动期间作经验正交函数(EOF)分析,分析表明环境场在很大程度上决定了热带气旋的路径。个例分析表明对热带气旋过程作EOF分析可以把复杂的天气过程深缩为一张过程时间演变图,并能更清楚、更突出过程演变的主要特征。