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。     

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。     

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。     

气团订正对静止卫星成像仪资料同化在台风预报中的改进效果研究

基于美国台风预报系统（Hurricane Weather Research and Forecasting,HWRF）,研究了气团订正方法对GOES-13/15静止卫星成像仪资料同化效果的改进作用,选取了2012年6月23日生成于大西洋地区的台风Debby作为研究对象,通过一组对照试验比较了气团订正前后台风路径和初始场相关物理量的差异,结果表明:气团订正能显著减小GOES-13/15静止卫星成像仪资料的系统偏差,明显提高台风路径的预报效果,气团订正使得预报的台风路径与观测路径的平均偏差和标准差降低了30%左右,提前6 h实现了台风路径的正确转向。物理机制分析表明,经过气团订正后的静止卫星资料增强了位于台风东南侧副热带高压的强度,同时增加了台风东部的温度和比湿,在引导气流和大气温、湿场的共同作用下,台风预报路径实现了正确转向。      

1109号超强台风“梅花”预报误差分析及思考

针对2011年第9号超强台风＂梅花＂的预报服务,中央气象台在其路径、强度和降雨预报方面均出现了一定偏差,在一定程度上造成了预报服务的被动。本文利用常规及非常规气象资料、业务数值预报模式、NCEP再分析资料（1°×1°）以及国家气象中心海气耦合模式对＂梅花＂的预报偏差进行了初步分析,结果发现：（1）＂梅花＂路径预报偏差的主要原因是乐观地估计了日本附近副热带高压向黄海的西进,而西风槽和双台风对＂梅花＂北上具有重要影响,＂梅花＂东侧的1110号台风＂苗柏＂东北行则对副热带高压南落具有一定指示意义;（2）当数值预报存在较大分歧时,如何更好地发挥集合/集成预报的作用,是进一步提高台风路径预报准确率的关键;（3）＂梅花＂强度预报偏差的主要原因是仅片面考虑了海温的影响,而忽视了干空气卷入和环境风垂直切变对台风强度变化的影响;（4）＂梅花＂降雨预报的偏差除了受＂梅花＂路径和强度预报的偏差影响外,还与业务预报中对＂梅花＂干台风特征的估计不足以及中低纬系统相互作用弱有关。     

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.     

应用卫星云导风进行台风路径预报试验

在国家气象中心台风数值预报业务系统中引入国家卫星气象中心提供的卫星云导风资料,进行三项预报试验．首先用卫星云导风资料厂正客观分析风场;其次将云导风资料加人到输对称的人造台风模型风场上,使之产生非对称风场、在前两项试验的基础上进行相应的质量场调整,使之形成较协调的客观分析场和非对称的人造台风模型。试验结果表明：卫星云导风资料订正客观分析风场对台风路径预报有明显改进;用云导风形成人造台风模型非对称风场对台风路径预报也有所改进;对订正后的客观分析场进行质量场调整可进一步提高台风路径预报的精度,而对非对称人造台风模型进行质量场调整,对减小台风路径预报误差作用不明显。     

台风网格风场主客观融合技术的应用及评估

针对实际预报工作中,台风主观预报和模式风场客观预报不一致的问题,基于南海台风模式(CMATRAMS)资料、实时台风主观预报资料,采用一种考虑下垫面作用的动力解释应用方法 TCwind,得到了能较合理描述台风风场的数学方程组,结合网格预报技术,进行台风主观预报和模式风场的主客观融合,实现了台风风场预报的订正,能为网格预报提供有效辅助。以实时台风主观预报为评判标准,检验评估了2018—2019年西北太平洋所有台风的融合订正效果,发现订正后的台风风场中心能较准确地向主观路径预报调整;台风中心附近最大风速相较模式显著增强,趋近主观强度预报;台风环流风速比模式原始风速增大,风场结构分布相比模式原始风场也更合理。     

9711号台风路径分析与预报

对９７１１号台风登陆后的路径进行了分析,检验了日本数值预报产品中２４、３６小时预报图对台风路径的预报效果,并从高空环流形势、５００ｈＰａθｓｅ场及地面３小时变压等方面对台风路径的可预报性进行了探讨。结论认为此类台风的路径可在数值预报结果的基础上进行有效的订正预报,并给出了预报着眼点。     

台风“摩羯”路径转折预报和诊断分析

台风“摩羯”在2018年8月14日凌晨从安徽北部转向进入山东,业务预报模式对路径转折的预报存在较大偏差。本文利用欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF）集合预报和ECMWF第五代大气再分析资料ERA5对“摩羯”路径转折进行预报和诊断分析。结果表明：台风路径转折受到大尺度引导气流和台风本身结构共同影响。ECMWF的大部分集合成员没有预报出台风路径转折,主要是因为预报的西太平洋副热带高压（简称“西太副高”）位置比实况偏西。在模式前期预报中,西太副高偏西的特征比台风实际转折时间早30 h,在业务预报中可以通过西太副高位置的订正对台风路径进行向东订正。在台风路径转折前,整层大气高能区和200 hPa辐散大值区分布与转折趋势一致,对台风路径转折预报具有指示意义。台风路径转折发生在整层大气高能区中心轴线和300 hPa强增温中心轴线方向变化约18 h后。轴线方向的变化对转折时间预报具有指示意义。尺度分析结果显示,上述物理量的风暴尺度分量对台风路径转折具有指示意义。     

ATMS微波资料特征及其对台风路径预报的影响

采用2012年8月1—30日ATMS(Advanced Technology Microwave Sounder)卫星微波资料,在WRFDA系统中进行资料特征统计分析以及偏差订正试验。针对2012年8月第13号台风“启德”、第14号台风“天秤”和第15号台风“布拉万”,检验同化ATMS卫星微波资料对台风路径预报的影响。结果表明:偏差订正前,ATMS除个别窗区通道和湿度通道偏差大于对应AMSUA/MHS通道外,其余通道偏差均小于后者;与AMSUA/MHS相比,ATMS偏差随扫描位置的变化较小且平滑,ATMS96个扫描点的资料均可用;ATMS窗区通道偏差最大,温度中层通道偏差最小;使用ATM S资料导出的偏差订正系数,可减小温度和湿度通道偏差,相比于直接使用NOAA-18偏差订正系数,可改善台风路径和最低气压预报;个例研究表明,同化中加入ATMS资料后可使台风路径预报偏差降低31%。     

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%。     

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。     

台风珍珠和鲇鱼北折路径对比分析

“珍珠”（0601,Chanchu）和“鲇鱼”（1013,Megi）都是发生北折路径的台风,通过分析发现导致台风珍珠和鲇鱼路径北折的天气形势变化有一些相同点：都发生在环境场的调整中,有西风槽影响华南的副热带高压,使之减弱东退、台风移速减慢,然后副热带高压加强并从台风南部向西南伸展、与赤道高压打通,其西侧的偏南气流与越赤道气流会合引导台风向北移动;同时有弱冷空气南侵。上述环境场的突然变化导致引导气流方向发生突然变化,是这两个台风西行北折的重要原因。引导气流分析还发现,秋台风鲇鱼最佳引导气流所在高度低于初夏台风珍珠。另外,不同的路径预报方法、不同的模式和超级集合预报提供了各种台风路径预报信息,在应用这些信息时要密切结合实况天气形势的变化,进行路径预报订正。     

“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     

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。     

人造台风模型中三维风场的改进及敏感性模拟研究

对MM5的人造台风风场方案进行了分析,并引入台风移速、移向、摩擦等客观因素构造非对称切向风场,尝试选择合理的径向风方案,并考虑风场垂直结构,改进出三维非对称台风风场模型.通过对"云娜"台风模式初始场的对比发现,径向风及高空反气旋环流的引入突出了台风的基本特征,与观测事实相接近.最后进行敏感性数值模拟,通过比较台风路径及移速、海平面气压、最大风速等模拟要素,结果表明:改进后的台风模型通过订正初始场,对台风路径及强度预报效果的提高也有正效应.     

基于ECMWF模式预报的台风降水地形订正方法

为了解决复杂地形条件下ECMWF模式预报的台风降水较实况显著小的问题,对Smith 1979年提出的地形降水方程进行改进,提出以饱和湿层高度作为方程积分上限,针对不同高度地形设定不同的降水效率;以无量纲湿弗劳德数大于1作为有、无地形降水的判据;利用ECWMF细网格预报场,通过迎风坡地形降水估算方程来订正模式预报的台风降水。用该地形降水订正方法对1617号台风“鲇鱼”的降水进行了订正预报。结果表明,虽然在一些小尺度地形区域会产生明显的空报,但是对于大尺度地形区域的强降水有显著的订正效果。对1513、1521和1614台风的订正结果进一步表明,该地形降水订正方法对改进台风极端降水预报效果显著。需要指出的是,采用的地形降水订正方法仅考虑了稳定条件下的地形降水,对于其他情形下的地形降水订正方法尚待进一步的研究。      

台风的短期预报方法

为了使台风预报尽可能满足生产和实际的需要,在台风影响本地7到10天以前,能做出定性预报,我们设想在西太平洋台风进入125。E时,就做出较肯定的预报结论、发布台风消息、报道台风对本地可能造成的影响;当台风进入南海119°E 时,发布台风报告,并视实际需要,预计登陆地点,这样一般离台风登陆尚有一到二天时间,可较主动地进行防台工作。以后,随着台风的接近,继续补充订正原来的预报。这样做既考虑实际的需要,又照顾我们的能力,看来119°E 是一道关键的防线,我们除作出登陆地点的准定量预报外,还试图作出过程总雨量以及过程大风的定量预报。我们初订的预报方法,经历了1974年台风预报的