我国台风路径业务预报误差及成因分析

利用2005 2009年中国气象局(CMA)提供的西北太平洋(包括南海)台风路径业务预报资料,比较了各类型台风路径、台风登陆位置及登陆时间的预报误差,登陆台风不同阶段以及华东登陆和华南登陆台风的路径预报误差。结果表明:CMA在2005 2009年的路径预报水平与1999 2003年的相比有了显著提高。平均南海台风预报误差大于西北太平洋。异常路径台风主要出现于南海,三个预报时效(24、48和72 h)异常路径的预报误差平均都小于正常路径。将登陆台风分为远海、登陆期间和登陆后三个阶段,显示登陆期间台风预报误差最大,同一阶段华南登陆台风的预报误差大于华东登陆台风。台风登陆位置在24、48和72 h预报时效的平均预报误差分别为71.1、122.6和210.6 km,48和72 h台风实际登陆时间有70%早于预报时间,平均分别提早8和12 h。比较大尺度引导气流与台风移动的偏差及24 h路径预报误差,得到南海三种典型登陆台风路径的大尺度引导气流与台风移动的偏差及其与路径预报误差的关系不一样,即误差成因不同。南海倒抛物线型的大尺度引导气流与台风移动的偏差最大,其预报误差最小;西一西北型的大尺度引导气流与台风移动的偏差最小,其预报误差最大,可能与大尺度环流预报准确性差有关。登陆华东的预报误差小于登陆华南台风的预报误差,这与台风登陆华南时其大尺度引导气流和台风移动的偏差大于登陆华东的台风有关。     

台风移动路径数值预报的影响因子初探

本文对一个区域中α尺度数值预报业务模式进行垂直分层增加和积 云对流参数化改进,并设计八种对比试验方案,对９４０６号台风进行模拟预报,通过 对比分析各方案模拟预报的台风移动路径,探寻数值模式对台风移动路径预报的 影响因子。     

目前台风路径预报中若干疑难问题探讨

１　关于引导气流　　众所周知,台风作为大环境场气流中一个涡旋,其移动受引导气流所牵引,因此对台风未来移动路径的预报最终归结为对环境场引导气流的预测,而当高中低层环境场引导气流比较强且较为一致时,其预测往往能够成功。然而,近年来的实践证明这个传统观点正在受到怀疑,这可以从预报员思路的变化得到证明：８０年代初主要考虑中层引导,８０年代后期考虑中高层引导为主,到９０年代新观点认为主要在于高层引导,更有些认为是受平均引导层（２层或多层）引导。这些观点的频繁变化让人感觉到预报思路似乎进入了一个误区,都没有…     

台风活动对ECMWF副高中期活动预报能力的影响

本文通过统计分析发现 :欧洲中心中期数值预报 ( ECMWF)产品可作为预报副高中期活动的重要依据。然而 ,对台风环流的处理失当可能是导致欧洲中心数值预报产品 12 0°E588线北界 72小时预报产生大于 5个纬距严重错误的主要原因 ( 2 2 / 38)。当台风进入关键区 ,即进入近海和大陆区时 ,以当日分析场作为初始场的欧洲中心中期数值预报产品 12 0°E588线北界 72小时预报基本都发生大于 2个纬距的错误 ( 14/ 19)。反之 ,则很少发生错误。当台风生成或消亡时 ,以当日分析场作为初始场的欧洲中心数值预报产品 12 0°E588线北界 72小时预报也将发生大于 2个纬距的错误 ( 2 3/ 2 8)。但是台风活动对 130°E588线北界预报影响不大。     

2013年欧洲中心台风集合预报的检验

广州中心气象台利用中国气象局下发的欧洲中心台风集合预报数据,制作了台风集合预报产品,供业务参考应用。利用欧洲中心台风集合预报数据,对2013年1307—1331号热带气旋的集合预报路径和强度进行检验,通过对比集合平均、模式高分辨率确定性预报和预报员主观预报,发现路径集合平均在24~120 h预报误差最小;在有限的预报样本数中,从热带风暴到台风级别的热带气旋,各预报时效路径集合平均的误差随强度增强而减小;强引导气流背景下的热带气旋预报误差小于弱引导气流的误差。对比强度集合平均和模式高分辨率确定性预报,发现各时效集合平均的误差比确定性预报大,随着预报时效的延长误差没有明显增大或减小的趋势,而且强度集合平均预报,在中心最低气压、中心最大风速、热带气旋等级都表现出明显的系统性偏弱特征;对不同级别的热带气旋强度预报,集合平均的误差随强度增强而增大,即强度集合预报对强度较弱的热带气旋有更高的准确率;对比受强、弱引导气流影响的两类热带气旋,集合平均对受弱引导气流影响的一类预报误差更小。     

西北太平洋TC移动速度异常及预报误差特征的分析

利用国家气象局和上海台风研究所(CMA-STI)整编的西北太平洋1970—2009年热带气旋(TC,Tropical Cyclone)及TC最佳路径数据集和2005—2010年的TC路径预报误差资料,应用百分位法,确定TC移动速度异常指标,分析了40 a来西北太平洋TC移动速度及其变化异常发生的时空分布特征,研究了TC速度预报误差对路径预报误差的影响及其与大尺度引导气流之间的关系。结果显示:1)西北太平洋TC移速及移速变化累积概率达95%(5%)分位数的阈值分别为10.8 m·s~(-1)(1.43 m·s~(-1))和2.42m·s~(-1)(-1.72 m·s~(-1))。2)快速移动及加速的TC大都出现在日本海地区,而缓慢的和减速移动TC主要出现在南海区域。3)TC移动速度异常的季节变化表现为,快速移动的TC在5月出现的频率达到最高,缓慢移动的TC在10月频率达到最高,加速移动的TC在6月频率达到最高。4)近6 a的TC移速预报误差对TC路径预报误差的贡献平均约为41.6%。5)对TC路径预报误差偏大,且移速预报误差贡献大的个例分析显示,该个例大尺度环境引导气流偏弱使TC移动速度偏慢。而如果预报的大尺度环境引导气流偏强,使预报的TC移速偏快,那么就容易导致大的路径预报误差。     

2018年台风“摩羯”和“温比亚”路径的影响因子分析

利用中国气象局(CMA)提供的热带气旋最佳路径资料和欧洲中心(ECMWF)提供的ERA interim再分析资料,对2018年两个北上影响山东的台风"摩羯"和"温比亚"路径差异的原因进行分析发现:"摩羯"和"温比亚"台风路径的差异主要与周围天气系统分布差异有关,两台风均先后受到副热带高压和大陆高压的影响,"温比亚"还受高空槽的影响,使其转向角度较大,而台风与高压系统相互作用形成的引导气流是影响这两个台风路径的主要因素。"摩羯"和"温比亚"的最佳引导气流均位于台风中心5个纬度半径内,不同阶段所受引导气流的高度存在差异,台风登陆前中低层引导气流对台风移向的指示作用均优于高层,登陆后转向前纬向引导气流均优于经向,但稳定性稍差,转向后除"温比亚"经向引导气流相关较差外均整层相关较好,中高层略优于低层,且高层风(300～200hPa)可以提前12h预报台风转向。此外,台风总是向着台风附近的正涡度平流方向移动,正涡度平流越强,台风移动越快。     

与非线性区域预测方法结合的月延伸预报试验I:纬向平均环流的预报

为克服数值模式普遍存在的纬向平均环流预报误差 ,文中在 3 6aNCEP/NCAR再分析高度场资料的基础上 ,应用非线性时空序列预测理论的局域近似法构建了 2 0 0 ,3 0 0 ,50 0和 70 0hPa 4个等压面上的月尺度逐候纬向平均高度距平场非线性动力学区域预报模型。对 1996年 12个月所做的预报试验表明 ,无论是南、北半球中高纬度地区还是低纬度地区 ,非线性模型的候纬向平均高度预报结果均优于持续性预报、气候预报和T 42L9模式动力预报。用非线性结果对T42L9模式月平均高度场预报结果进行订正 ,则使该谱模式系统性预报误差显著减少 ,也大大减少了其预报高度场的均方根误差 ,相应地 ,高度场距平相关评分也有一定程度的提高 ,表明纬向平均高度的非线性预报比谱模式动力预报包含了更多的有用信息     

台风路径预报的简单引导方法

延边自治州位于吉林省东部,靠近日本海,平均每年受1—2次北上台风的侵袭。我们在实践中体会到,预报台风暴雨的成败,主要取决于台风路径预报的准确性。 引导气流方法是国内预报台风移动路径的常用方法之一。我们对1959—1974年7—9月进入我州第二起报区(见图1)的25个台风个例进行了分析研究,建立了预报台风短期移动的方法。     

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。     

关于台风非对称结构与台风路径的数值分析

采用一个有限区域原始方程双向相互作用的移动套网格台风路径数值预报模式，对１９９２年的两个台风进行了５个个例预报试验，结果表明预报路径和实况有很好的一致性，通过对预报个例的台风非对称结构进行分析，发现非对称结构随时间变化与台风移动路径有着比较密切的联系，如能了解实际台风的非对称结构，将有助于提高台风路径预报的水平。     

2022年西北太平洋和南海台风活动特征和预报难点分析北大核心CSCD

利用1949—2021年中国气象局台风最佳路径资料、2022年中央气象台台风路径和强度实时业务资料、欧洲中期预报中心ERA-Interim逐6 h再分析资料等,对2022年西北太平洋和南海台风活动的主要特征进行分析。结果表明:2022年,台风活动的阶段性、群发性特征明显,生成位置偏北偏西,登陆我国的台风数量偏少、强度偏强,自2019年以来,已连续4年登陆台风个数偏少。预报误差分析表明,在台风生成初期、台风与西风带结合后转向以及多台风(低压)活动期间的路径预报误差较大。进一步分析台风暹芭、梅花和轩岚诺的预报难点,结果表明:“暹芭”北侧的大陆高压和高层急流的预报偏差是导致后期路径预报调整的主要原因;“梅花”登陆后陆上路径预报偏差主要由模式对引导气流的预报偏差所致;“轩岚诺”路径和强度变化复杂,在其快速加强和快速减弱的速率、结构变化导致的强度波动和尺度变化等方面存在预报偏差。     

台风路径多模式集成预报技术研究

利用NCEP、ECMWF、日本数值、英国数值、上海台风模式和广州模式包含全球模式和区域在内的6家数值模式资料,利用近似SEAV方法,设计台风路径多模式集成预报方法(SHME),并用2014—2016年的台风客观预报数据进行多模式集成预报的效果检验,且与ECMWF模式进行比较,通过比较发现,SHME方法较ECMWF在12～48 h预报上有明显改进,在72～120 h预报2014年尤其突出,2015—2016年均与ECMWF预报效果相当。     

与非线性区域预测方法结合的月延伸预报试验Ⅰ:纬向平均环流的预报

为克服数值模式普遍存在的纬向平均环流预报误差,文中在36a NCEP/NCAR再分析高度场资料的基础上,应用非线性时空序列预测理论的局域近似法构建了200,300,500和700hPa4个等压面上的月尺度逐候纬向平均高度距平场非线性动力学区域预报模型.对1996年12个月所做的预报试验表明,无论是南、北半球中高纬度地区还是低纬度地区,非线性模型的候纬向平均高度预报结果均优于持续性预报、气候预报和T42L9模式动力预报.用非线性结果对T42L9模式月平均高度场预报结果进行订正,则使该谱模式系统性预报误差显著减少,也大大减少了其预报高度场的均方根误差,相应地,高度场距平相关评分也有一定程度的提高,表明纬向平均高度的非线性预报比谱模式动力预报包含了更多的有用信息.     

2015年西北太平洋和南海台风活动特征及主要预报技术难点

利用常规气象观测资料、1949—2015年中国气象局台风最佳路径资料、2015年中日美台风实时定位资料、1°×1°的NOAA/OISST月平均海温资料和NCEP/FNL再分析资料以及05°×05°的NCEP RTG实时海温等资料,对2015年西北太平洋和南海台风活动的主要特征、厄尔尼诺对该年台风整体活动的影响、1508号台风“鲸鱼”实时定位、1522号台风“彩虹”近海急剧加强预报、1510号台风“莲花”和1521号台风“杜鹃”长时效路径预报以及地面观测系统存在的薄弱环节等主要业务技术难点和问题进行了初步分析。结果表明： 1）2015年台风活动活跃期不明显,呈现生成总数与多年平均持平、南海台风偏少、生成源地偏东、强度强、超强台风异常偏多、登陆个数及频次偏少等特征。2）2015年台风主要活动特征与极强厄尔尼诺事件关系密切,但厄尔尼诺对台风的影响不是单一的,其影响物理机制尚待深入研究。3）台风“鲸鱼”实时业务定位的精度直接影响其登陆预报的精度,综合应用多源观测资料、规范台风定位业务流程,有利于台风定位和路径预报精度的提高。4）台风快速增强和路径长时效预报仍是台风业务的主要技术瓶颈,高分辨率台风-海-气-浪耦合模式、集合预报及相关动力统计模式和天气物理概念模型的研发改进将是未来的主要解决技术途径。5）中国地面观测系统尚不具备对极端台风的监测能力,在沿海受台风影响的重点区域（包括海岛）布设先进的重型机械式强风仪,将有助于提高对极端台风事件的监测能力。     

南海区域台风路径数值预报业务模式的研究

提出一套解决台风数值预报初始场的方案，构造一个与模式物理过程相协调的人造台同环流，并在此基础上产生人造资料，将人造资料与常规资料混合起来分析，再经过正规模初始化，使模型台风进一步与作者新近研制的有限区域数值预报模式相协调，最后对南海区域台风路径预报作了多方面的敏感性试验，对１９９３、１９９４两年在华南登陆的台风逐一进行预报的结果说明，本模式对华南区域台风的路径完全具有预报能力。     

人造台风模型及资料同化对T213L31模式台风路径预报能力的影响

利用2003年台风季节T213L31的12时10天预报分析了国家气象中心全球中期数值预报模式系统T213L31对台风路径的预报能力,并就如何改进其对台风路径的预报能力进行了探讨。结果表明,在台风季节,T213L31模式在近57%的预报中对台风路径有预报,但初始位置误差较大。没有预报的区域主要集中在13～20°N,120°E以东的台风生成较为集中的地方,而此区域恰好不存在常规观测资料。对于目前仍采用OI分析的T213L31中期预报系统,常规观测资料在此区域的匮乏是其在此台风集中生成区预报能力较弱的主要原因。为了改进T213L31对台风路径的预报能力,本文就增加常规观测、加入人造台风模型进行了数值试验。试验结果显示,有限的常规观测对T213L31对台风的预报能力有明显提高。人造台风的加入无疑会改善T213L31在无常规资料区的预报,也会改善T213L31在资料较丰富地区的短期台风路径预报能力(36小时以内预报),而对较长时效预报的影响则有好有坏。     

2010年西北太平洋台风预报精度评定及分析

按照《台风业务和服务规定》的相关要求,本文对2010年中央气象台编号的14个台风（即1001～1014号西北太平洋热带气旋,以下统称为台风）的业务定位和业务预报精度进行了评定。评定结果表明：国内各家综合预报24h,48h和72h平均距离误差分别为110.0 km（1392次）、210.6 km（945次）和322.4 km（364次）,比2009年相应预报时效有一定减小。国内外各家数值模式同样本比较显示：欧洲中心数值模式（ECMWF）在不同时效路径预报中均表现最好,日本数值模式（JAPN）表现其次。相对于国内各家数值模式,上述两家国外模式的路径预报表现出一定优势。进一步分析发现我国各数值模式与ECMWF模式更大的路径预报水平差距是由于台风移动方向预报差距,而台风移动速度预报相对较好;而日本数值与ECMWF模式的差距更主要的体现在移动速度方面。我国各家模式与ECMWF数值模式初始时效（12 h和24 h）的预报差距比后续预报时效（36 h和48 h）大。随着预报时效延长,国内数值模式与ECMWF模式的预报差距逐步减小。     

海南台风的球谐分析及其预报

众所周知,西北太平洋是全球热带气旋发生频率最高的地区,占全球总数的６０％左右［１］。Ｇｅｏｒｇｅ和Ｇｒａｙ［２］,Ｃｈａｎ和Ｇｒａｙ［３］等证明,西北太平洋（包括南海）台风的路径预报有５００和７００ｈＰａ的气流作为引导气流最好。说明台风的移向移速是受对流层中层平均气流操纵的。引导气流原理是台风移动的主要诊断依据,其有效时间取决于大型环流的稳定程度。即大型环流愈稳定,其后续作用愈大,台风长期预报的可能性也愈大。这就是用５００ｈＰａ月平均高度（或高度距平）球谐分析制作海南台风长期预报的物理依据。１　…     

500hPa湿热能量场对9615、9618号台风移动路径的制约及预报

500hPa湿热能量场制约台风移动路径的预报规则，在9615、9618号台风移动过程中反映非常清楚，能够直观准确地预示出台风未来1～3天的移动趋向及轨迹，同时表明制约台风移动路径的能场特征有着明显的连续性和一致性。