中国近海海面风场预报方法综述

海上大风是一种灾害性海洋天气现象,能够准确、及时的预报海上大风对沿海地区的防灾减灾具有十分重要的意义.目前近海风场的预报方法有经验预报、统计预报、数值模式预报和统计动力(数值产品的释用)预报等.本文主要针对这些预报方法进行汇总与分析,为预报员提供可靠的依据.     

几种台风风暴潮预报方法在实际预报中的运用及比较

台风“麦沙”登陆后减弱为热带风暴并从山东半岛西部进入渤海,造成8～9级阵风、10级的大风天气,天津沿海潮位超过警戒潮位46cm,海水漫过堤岸,形成风暴潮灾害。针对此次台风风暴潮,预报人员运用经验预报方法(相似型经验预报、统计模型预报)和数值模式(FBM模式)产品等多种手段,对天津沿海可能出现的潮位极值进行了试验预报。通过将上述几种方法实际运用于此次台风风暴潮预报,加深了对各种预报方法实用性和局限性的认识,对渤海台风风暴潮有了更清晰的了解,对改进各种方法,更好地释用数值预报产品起着积极的意义。     

基于BP神经网络方法的近岸数值海温预报释用技术

为了提高近岸精细化海温预报精度,利用神经网络方法,分析了海温数值预报及观测数据在释用中的作用,研究了定点近岸海温影响因子的最优配置方案,建立了定点海温精细化数值预报释用模型,评估了释用模型性能。误差分析结果显示,数值海温产品及其观测在建模中起到了降低和稳定模型误差的作用;释用模型将定点数值预报的误差从2.2°C减少至0.7°C;预报误差较调训误差略高,但考虑到预报误差的稳定性,数值释用与人工经验预报水平持平,因此,该方法具有十分广阔的拓展空间和应用前景。     

MM5数值预报产品在舟山海域风力分区预报中的释用

本文阐述了舟山海域地理气候特征及开展舟山海域风力分区预报的重要性,详细介绍了利用海岛测风站资料研究的MM5数值预报产品在舟山海域风力分区预报中的释用技术,实践证明该释用技术能为风力分区预报提供重要的技术支撑,并为研究同类数值预报产品释用技术提供重要的参考依据。     

T639数值预报产品对黄渤海沿海大风预报效果检验

根据影响系统对2008—2011年黄渤海沿海的大风分了四个天气类型:气旋、低槽冷锋、台风和综合类。对不同类型的大风天气,就T639数值预报产品天气系统的影响时间、强度和中心位置以及大风出现的开始时间、结束时间、大风落区、最大风速值和最大风速值的开始时间、结束时间和落区的预报准确率进行了统计。结果表明,T639数值预报对黄渤海沿海大风具有较好的预报准确率,漏报率较低;对于台风类的预报能力偏差;预报数值比实况偏小,当预报有气旋、或预报大风时间长范围大时,实况风将增大1—2个量级;对于大风的开始时间预报略偏早,而对于大风的结束时间和最大风速的开始和结束时间预报均略偏晚。     

西北太平洋热带气旋中期路径的统计释用综合预报模式

提出一个热带气旋中期路径的统计释用综合预报模式。该模式应用ＴＣ参数，初妈时刻及未来时刻的环境场参数和导出因子，构造了多种中期天气时空惊讶的预报因子；应用数值天气预报产品的统计释用技术和多种分类预报模式的综合集成，构造了ＴＣ中期路径的客观定量预报模式。     

基于贝叶斯理论的中国近海网格化气象要素概率预报研究

基于贝叶斯理论建立了一种基本概率预报模式,将欧洲中期天气预报中心数值模式的确定性海面风场预报转换为概率预报,并对概率化后的释用产品进行了评估与检验。对2016年3月和4月释用产品的检验结果表明,在中国近海1425个渔区的全风速预报中,贝叶斯概率预报准确率均较高;对6级及以上大风的预报,贝叶斯概率预报的准确率也较高,且空报率低,无漏报。本文的研究成果为预报员进行业务预报具有指导性意义,同时将为进一步构建海面风场的网格化业务预报体系奠定了技术基础。     

西行台风进入南海后路径的统计动力预报模式

本文对1988－1998年西北太平洋进入南海的台风，引入欧洲数值预报产品，用多元回归方法建立统计动力预报模式。结果表明，该模式比统计预报方法的预报能力有明显提高，特别是对西行北折的台风效果更为显著。     

一种统计技术结合动力释用的沿海海雾预报方法

提出了一种利用历史相似个例查询技术,结合WRF模式输出释用的Gultepe沿海大雾业务预报方法。该方法可以较好的计算近地面大气中的液态水含量(LWC)和云滴粒子数密度(Nd)参数。利用该方法对2011—2013年的3—6月的历史沿海海雾个例进行试报,结果表明,恰当的结合统计方法和动力模式可以一定程度上克服目前数值模式不成熟的缺陷,从而提高WRF模式在大雾业务预报方面的释用水平。     

运用支持向量机方法对数值模拟结果的初步释用

基于获得的海水浴场逐日两次观测资料及同期NCEP数值模拟结果(提取各种相关变量),通过求取两者之间的相互关系,并采用最优子集方法确定了对各预报要素具有重要意义的影响因子。针对海水浴场的气温、降水及能见度等要素的预报,应用支持向量机方法建立了相应的预测模型,最终获得不同海水浴场在不同预报时效、不同预报要素的数值产品释用结果。经过对比分析,各预报要素释用后的结果较释用前在预报准确率方面有较大的提高。     

数值预报产品在台风路径预报中的应用

利用欧洲中期天气预报中心和国家海洋环境预报中心的数值预报产品，形成包括理想台风模型的模式初值，用正压原始方程做台风路径预报，经过１９９４年的６个台风的实时预报试验，效果较好。     

基于WRF模式的一种台风人造涡旋构建方案

为了使台风路径的数值预报更加精确,本文对人造(Bogus)涡旋构建方案进行了改进,形成了一种新的Bogus方案.该方案直接采用台风外围的风圈观测信息,并成功地植入到WRF(weather research and forecasting)模式中.本文利用该方案,选取2011年9号台风"梅花"这一典型案例展开讨论,结果表明:1)新构造的台风切向风廓线更加真实地反映了台风风场的实际情况;2)新的Bogus方案对台风中心位置的预报,更有利于对台风路径的预报;3)台风内核风场强度,对其非对称结构起到关键的作用,直接影响对台风路径的预报.     

2006年夏季福建近海台风风暴潮特征分析

根据2006年夏季福建沿岸4个海洋观测站和福建近海5个潜标水位观测站的水位观测资料,分析了在4个热带气旋影响下的福建近海风暴潮特征．结果表明：福建沿岸海域的台风风暴潮大小不完全取决于台风强弱,与大风半径关系密切．若台风大风区覆盖整个台湾海峡,福建沿岸海域增水都较大,比如0604号强热带风暴“碧利斯”的大风区较大,由其引起厦门海洋观测站的最大增水高度达114em．0608号超强台风“桑美”和0609号强热带风暴“宝霞”双台风的大风区都比较小,由其引起的各测站增水相对也较小,增水高度最大的厦门海洋观测站只有52em．比较福建近海潜标水位观测站及其附近的海洋观测站采用11点（11h）滑动平均后的最大增水可知,福建近海潜标观测站台风增水高度（22～46cm）比沿岸海洋观测站的台风增水高度（62—73em）小40％左右．这表明台风增水有个向岸堆积的过程,即测站离岸越远,台风增水高度就越小．位于热带气旋（0605号台风“格关”）行进路径右侧的测站增水较大（平潭海洋观测站极值增水高度为49em,崇武海洋观测站极值增水高度为55em）,位于热带风暴行进路径左侧的测站增水较小（东山海洋观测站极值增水高度为45cm）．通过对0604号强热带风暴“碧利斯”引起的各测站增水滤除高频振荡后,福建沿岸海洋观测站最大增水高度从大到小依次为崇武站（74orfl）、平潭站（73em）、厦门站（68om）、东山站（62cm）,可见距离热带风暴中心越近（距离热带风暴中心从近到远依次为平潭、崇武、厦门、东山海洋观测站）,增水高度越大,反之,增水高度越小．台湾海峡地形和福建沿岸海域地形容易出现双（多）增水峰现象．通过对各测站台风增水时间序列进行最大熵谱分析可知,热带气旋容易引起福建沿岸和近海各测站台风增水出现周期为12．0h的振荡．     

WRF大气模式与台风经验模型在超强台风“山竹”过程重构中的比较分析

通过中尺度气象研究与预报模式WRF（weather research and forecasting）和两种台风经验模型重构了2018年影响我国珠江口地区的超强台风“山竹”过程中的气压和风矢量场,在台风最佳路径数据的基础上开展了方法间的比较,并与香港、澳门和深圳三个国际机场的实测数据进行了对比分析,验证了三种模拟方案模拟台风“山竹”的可靠性。利用非结构网格半隐式跨尺度海洋模式SCHISM （semi-implicit cross-scale hydroscience integrated system model）,将三种模拟气压和风场作为驱动场输入风暴潮模式中进行增水模拟试验,比较了它们在赤湾、三灶、横门和黄埔四个测站风暴潮增水中各自的效果,并进一步验证了WRF模式和两种经验模型模拟台风“山竹”的有效性。综合来看, WRF大气模式对气压、风速、风向及风暴增水模拟效果最佳,如果进一步优化该模式的各种参数化方案,可能还能提高其精度。如果不具备使用WRF大气模式的条件,台风经验1模型也是一个完全可以接受的、简单快捷的方案。     

Support vector regression methodology for storm surge predictions

To avoid property loss and reduce risk caused by typhoon surges, accurate prediction of surge deviation is an important task. Many conventional numerical methods and experimental methods for typhoon surge forecasting have been investigated, but it is still a complex ocean engineering problem. In this paper, support vector regression (SVR), an emerging artificial intelligence tool in forecasting storm surges is applied. The original data of Longdong station at Taiwan ‘invaded directly by the Aere typhoon’ are considered to verify the present model. Comparisons with the numerical methods and neural network indicate that storm surges and surge deviations can be efficiently predicted using SVR.     

数值模式与统计模型相耦合的近岸海浪预报方法

针对数值模式和统计模型预报近岸海浪存在的局限性,构建了数值模式和统计模型相耦合的近岸海浪预报框架,在模式计算格点和近岸预报目标点之间定义一个海浪能量密度谱传递系数,通过经验正交函数分解和卡尔曼滤波方法建立传递系数的统计预报模型并与数值模式进行耦合。经过对近岸波浪观测站1a的预报试验表明:该方法能够提高近岸海浪有效波高预报精度,有效波高的均方根误差降低了约0.16m,平均相对误差降低约9%。进一步试验和分析发现,该方法的预报有效时间小于24h,将海浪能量密度谱经过分解后得到的基本模态反映了近岸波侯的主要特征,海浪能量密度谱传递系数的变化体现了波侯的季节变化特点。     

A method to predict typhoon waves

Ａｍｅｔｈｏｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｙｐｈｏｏｎｗａｖｅｓ￥ＹａｎｇＣｈｕｎｃｈｅｎｇ；ＤａｉＭｉｎｇｒｕｉ；ＧａｏＺｈｉｈｕａ；ＣｈｅｎｇＺｈａｎ；ＸｕＦｕｘｉａｎｇ；ＬｉｕＹｕ；ＬｉＦｅｎｇｊｉｎ；ＬｉＪｉｅ；ＳｕＤｏｎｇｆｕ；ＺｈａｎｇＤａｃｕｏ...     

穿越副高北上的台风路径预报方案

本文提出一个穿越副高北上的台风路径预报方案。在较严格的初始状态条件下,方案应用环境场的多种参数及其导出因子和统计天气预报方法,进行穿越副高北上台风的12～72小时路径客观预报,预报试验表明,该方案对穿越副高北上台风的路径预报具有一定的技巧。     

低层基本气流对台风的引导作用

根据历史情况,热带气旋的引导气流概念经历了这样的发展和演变[1]: 最初的引导概念来自月平均地面气压场,以后随着高层大气观测的发展,出现了愈来愈向高层寻找引导气流的倾向,但不久的一些研究表明,热带气旋的移动与其所处各层大气的基本气流有关,一般与对流层中层500毫巴或700毫巴基本气流最接近.因此,在至今的台风预报业务中,通常着重应用500毫巴或700毫巴形势场分析引导气流的情况.一些台风路径的正压数值预报模式也以中层500毫巴形势场为基础.     

广东沿海台风风暴潮可视化预报系统

广东省地处南海北部,风暴潮灾害严重。为快速准确做好风暴潮预报并将预报结果应用于防灾减灾中,根据南海预报中心多年来在风暴潮数值预报、经验统计方法预报和潮汐预报的实践,研制了可视化软件。此软件可显示广东省28个沿海主要港口的逐时风暴增水与天文潮位的综合潮位曲线与数值,以动态或静态显示广东沿海海面的增水等值线图,成为业务化预报软件。多年的风暴潮数值预报的实践证明,国家海洋环境预报中心王喜年等在八·五攻关项目中推广应用的台风风暴潮模式,在广东沿岸的风暴潮数值预报中效果较好,可视化预报软件采用这一模式是合适的。