汕头台风雷达定位误差统计分析

台风警戒雷达的重要任务之一是准确地测定台风中心位置。汕头雷达站自从1967年建站以来,发布了许多台风雷达探测报告,但对其定位的准确度,过去缺少检验。本文以1971—1979年经过广东省各雷达站集中整编出版的《台风雷达位置》和1972—1974年《台风年鉴》的台风位置作为最佳位置,对我站1971—1979年37个台风418次台风中心位置雷达报进行统计分析,并初步找出了引起误差的主要原因。     

台风探测和业务定位的误差分析

一、前言 随着国民经济的发展以及天气预报本身的需要,对台风路径预报的精度要求越来越高。台风路径预报,无论是天气学方法还是客观预报方法,首先要求台风定位正确,尤其是含有持续性因子的预报模式,对台风的初始位置是十分敏感的。贝尔(Bell)曾经指出,一个初始定位为40公里的误差,计算出来的24小时预报位置的误差会达到80公里。可见台风定位是否正确,在路径预报中有举足轻重的影响。图1是初始定位误差如何影响预报结果的一个实例。图中实线为《台风年鉴》上的路径,点线为当时中央气象     

近海台风雷达定位方法应用研究

对于近似轴对称与类似兰金涡旋特性的台风近中心环流而言, 其多普勒雷达径向速度场具有相当特殊的偶极型态分布特征.在假设台风环流存在最大风速半径的前提下, 利用多普勒雷达径向速度场的这种分布特性和型态识别技术, 进行近海台风的雷达定位客观方法的应用研究, 并选取两种客观定位方法对台风中心位置进行估计.两种客观方法分别为几何轴对称中心定位法和速度距离方位显示中心定位法, 前者直接应用多普勒径向速度场进行定位估计, 后者则应用观测的多普勒径向速度场与观测点至雷达中心距离的乘积来估计台风中心位置.利用 "兰金" 涡旋模式模拟的多普勒雷达径向速度场和实际观测的台风环流的多普勒雷达径向速度场以及台风年鉴资料, 对这两种定位方法进行模拟和实际测试的结果表明: 模拟测试的定位误差在0.5 km以下, 最大风速半径的误差在0.12 km以下; 而实际测试的定位误差在3～13 km以内, 有些时次甚至在3 km以下.因此, 对近海台风而言, 利用多普勒雷达径向速度场资料进行实时业务定位是可行的, 且其定位结果将对台风实时业务预报和警报具有重要的参考价值.     

基于全球闪电定位网的江淮闪电定位网探测效率分析：以台风“利奇马”为例

基于全球闪电定位网(World Wide Lightning Location Network,WWLLN)获取的闪电定位资料对江淮闪电定位网(Jianghuai Area Sferic Array,JASA)在内陆及近海区域的闪电实时探测性能进行评估。通过对2019年第9号超强台风“利奇马”期间产生的闪电活动进行对比分析,发现JASA和WWLLN对台风闪电的径向分布、时间变化和空间变化有较好的一致性,绝大部分闪电发生在云顶亮温小于220 K区域;在台风发展阶段,内核区闪电活动较为频繁,在台风成熟和消亡阶段时,闪电主要分布外雨带,内核区的闪电活动少但集中。在探测效率方面,JASA对江淮区域实时定位到的闪电数远多于WWLLN,相对探测效率和绝对探测效率分别为69.12%和92.51%。而在海洋区域(114～130°E,20～24°N和123～130°E,24～32°N),由于受到JASA站点位置分布的限制,闪电实时定位数略少于WWLLN,其相对探测效率和绝对探测效率分别为32.67%和52.26%。研究结果表明了JASA对内陆及近海区域雷暴具备较强的捕获能力,为实时监测台风期间强对流闪电...     

利用雷达回波特征和地面资料确定0312号台风"科罗旺"强度

通过分析0312号台风"科罗旺"过程的雷达回波特征和地面资料,应用"热带气旋强度综合判据表"的办法,确定该台风的强度,并分析其大风分布的特点.为将来雷达探测台风业务,分析回波资料积累一些经验和方法,从而能更好的利用雷达回波应用于台风预报业务.     

华南沿海地区车载风廓线雷达资料的分析与应用

对系统风较小时车载风廓线雷达探测资料与气球探空资料进行了对比, 发现二者一致性较好, 并应用车载风廓线雷达探测资料分析了探测期间惠来海陆风的空间结构和时间演替规律。同时分析了车载风廓线雷达探 测到的“灿都”台风资料, 结果表明车载风廓线雷达对台风外围下沉气流区高空风的三维结构有较强的探测能 力, 能有效地探测到台风登陆过程中地面到高空的水平风切变和垂直气流切变过程, 有助于提高沿海地区防台风抗台风能力。     

利用雷达回波特征和地面资料确定0312号台风“科罗旺”强度

通过分析0312号台风“科罗旺”过程的雷达回波特征和地面资料，应用“热带气旋强度综合判据表”的办法，确定该台风的强度，并分析其大风分布的特点。为将来雷达探测台风业务，分析回波资料积累一些经验和方法，从而能更好的利用雷达回波应用于台风预报业务。     

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。     

台风“黑格比”的雷达回波分析

南宁CINRAD/SA天气雷达在台风"黑格比"进入其探测范围后,进行连续的跟踪探测,取得了比较完整的台风运动、演变的雷达探测资料.通过对基本反射率、径向速度等雷达产品和台风的运动、演变过程进行分析,探讨CINRAD/SA天气雷达产品在台风中心定位、暴雨预报、判断台风的演变及运动趋势上的应用.     

眉山两次台风倒槽暴雨过程对比分析

利用常规探测、NCEP FNL1°×1°全球分析和自动站等资料,对影响眉山地区的两次台风倒槽暴雨过程进行诊断分析,结果表明:两次过程都是在副高588线西伸加强控制整个四川地区的环流背景下发生,第一次台风倒槽暴雨过程(2017年8月22日)由台风倒槽和地面冷空气共同影响,台风倒槽较浅薄,伸展高度不高,过程发生前大气层结热力不稳定特征明显,水汽辐合主要出现在近地面层,整层上升运动较强,对应短时强降水、阵性大风等强对流天气。第二次台风倒槽暴雨过程(2017年8月24日)由单一台风外围的台风倒槽影响造成,台风倒槽较明显,伸展高度较高,过程发生前热力不稳定特征不明显,水汽辐合时间较长,上升运动主要出现在中低层,对应降雨持续时间长,降水强度较弱。     

台风天气条件下地基微波辐射计反演产品精度分析

利用中国气象局上海台风研究所台风试验获取的4个典型台风个例数据,对地基微波辐射计反演的温度、水汽密度廓线与同址GPS探空资料得到的廓线进行对比分析,发现二者的温度、水汽密度相关系数分别为0.988、0.928。微波辐射计的探测精度在不同高度上有很大差异,整体来说,在高层温度探测精度较优于低层,而在低层水汽密度探测精度较优于高层。进一步研究表明,探测水汽密度精度与降水强度存在显著的正相关,而与风速及相对台风位置没有明显的关系。经计算,21组水汽密度廓线均方根误差与对应时段降雨强度的相关系数为0.912。本研究定量化地展示了微波辐射计在台风天气条件下对温度的探测精度相对比较高,且对水汽密度的观测质量有一定的可靠性和可用性,这一研究为今后将微波辐射计用于观测台风、锋面等强对流天气系统的大气温度湿度结构提供可靠性依据。     

内陆台风回波的一些特征

在沿海地区,台风未受地形摩擦作用影响,利用大型的714、713型雷达探测台风,台风的结构特征在荧屏中比较清楚。所以,在台风定位,预报台风的路径及其降水分布都比较直观。那么,是否内陆的雷达在探测台风上就无能为力了呢?本文试从南昌的天气雷达探测到的为数不多的个例中去寻找蛛丝马迹,以期使内陆雷达的探测资料在天气预报中能发挥作用。     

第七讲 天气雷达对台风的探测

台风以其大范围的狂风、暴雨和大海潮等三种灾害给国计民生造成严重的损失。六十年代,我国在北起山东南至广东、广西的沿海地区除有3厘米、5厘米的雷达外,还设置了警戒和监测台风的10厘米波长雷达网。这些雷达的台风降水回波资料为台风的定位和预报提供了有力的参考依据。 到目前为止,我国的天气雷达均属非相干雷达。警戒台风的雷达也不例外。它只能探测台风降水回波的空间分布、强度和演变情况。雷达气象工作者根据台风降水回波分布型式的各种特点找到了许多行之有效的确定台风中心位置、估计台风强度的方法。下面将作简略介绍。     

基于组网天气雷达的台风定位方法探讨

利用组网天气雷达格点反射率因子确定登陆台风的中心位置,根据台风的反射率因子表现出对称特征,提出一种简单的定位方法——相关法,该方法具有较高的时间分辨率,能对临近登陆台风连续定位.通过2008年台风“黑格比”与2009年台风“天鹅”两个实例验证了该方法的可行性.结果表明:该方法能较好地确定台风中心位置,以中央气象台给出的...     

“偏心台风”初析

在卫星云图上,有时可以观测到台风的密蔽云团偏离、甚至完全脱离低层环流,暴露出低层的螺旋状积云线的现象。如在资料较密的近海,还可发现500、700毫巴气旋性辐合中心与地面台风中心的位置有明显的偏离。本文将这种台风称之为“偏心台风”。 飞机探测证实,这种现象在西北太平洋上经常出现。1979年台风季节,23个命名台风中有11个出现了700毫巴环流中心偏离地面中心的现象。这种台风在云图上的表现是暴露低层环流;中心轴线向对流云团中心倾斜;随着气旋的加强,高低层环流的中心趋向于垂直[1]。 陈联寿和丁一汇指出[2],这种现象可作为判断台风进入强垂直切变区后开始减弱的一个标志。 上述观测研究是在有连续的、可靠的飞机探测资     

预报台风路径的“RSWA”*方法性能分析

本文通过大量样本计算分析,试图阐明“RSWA”台风路径预报方法的性能。得出预报结果的优劣主要依赖台风初始位置及前期路径的局部特征(如移动方向和速度),从而找出了“RSWA”的不足之处。 并从预报误差方面展开了对模式性能的讨论。结果表明,“RSWA”用于预报台风路径,尤其是C类台风路径,具有一定参考价值,且比原方案优越。 经分析表明,一个方法的预报误差,应由模式引起的误差(EM)和台风移动过程中诸因素引起的误差(E_T)组成。而台风移动过程中所引起的误差应是依赖于台风初始定位、初始移动,台风强度及季节等要素的一个连续函数。     

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.     

热带气旋路径预报“真实”误差分析

目前,热带气旋预报性能的检验和分析多采用各中心每年台汛后整编的最佳路径数据集(即"年鉴")资料作为真值。然而,由于年鉴资料通常在次年才能发布,所以在业务上,常以实时定位、定强资料作为"真值"进行预报性能的检验,因而不同机构(口径)给出的预报性能往往不尽相同,造成了混乱。此外,实际业务预报中,因没有实时的年鉴资料,各预报方法的起报位置只能采用实时业务定位,显然不可避免地导致了误差。为分析使用实时定位和年鉴作为"真值"进行预报性能检验的差异、评估定位误差对预报性能造成的可能影响,本文首先考察最佳路径和实时/初始定位之间的差异(即定位误差)及其分布特征,然后分析采用实时/初始定位和最佳路径作为"真值"计算预报误差时的差异,最后基于最基础的气候可持续性(Climatology and Persistence,CLIPER)预报方法初步评估了预报性能对定位误差的敏感性。结果表明:以中国气象局整编的年鉴(CMA-STI的最佳路径数据集)资料为"真值",2013—2019年间国内外各主要预报机构及全球模式的定位误差平均为24.3 km;若以东京台风中心(RSMC-Tokyo)的年鉴资料为"真值",则定位误差平均为26.2 km。分析发现,定位误差与强度密切相关,热带风暴阶段的定位误差高达35.7~41.1 km,而超强台风阶段的定位误差仅为7.5~8.3 km;在96 h预报时效内,以最佳路径为"真值"计算得到的平均预报误差均略小于以实时/初始定位为"真值"的误差,但强度越强差异越小;定位误差对短时效内的预报性能有较显著的影响。     

“8·23—24”上海远距离台风大暴雨影响分析

利用常规天气资料、物理量场资料、雷达资料、云图资料以及主要业务模式预报资料等,对2015年8月23和24日上海地区大暴雨进行了分析。分析表明这是一次远距离台风与北方扩散南下冷空气共同影响产生在上海及周边地区的大暴雨过程。1515号台风天鹅北侧外围的偏东风急流为强降水区提供了源源不断的水汽;北方扩散南下冷空气与台风北侧外围的东风急流汇合使得辐合抬升得到加强;各业务模式的检验表明,由于无法精确预报台风的位置、台风外围的偏东风气流影响的强度和地区以及冷空气强度等,大部分业务模式无论是降水落区、强度及最强降水时段预报均存在较大的误差。在模式预报有误差的情况下,要重视实时资料应用,及时做出短时暴雨预警。     

飞机下投探空在台风探测中的应用

在海洋探测方面,利用飞机进行下投探空拥有巨大的潜力去弥补全球高空探测网的空白。台风形成后,飞机飞入台风中心或绕台风飞行,下投配有全球卫星定位(GPS)装置的"探空仪",探空仪上安装有温度、气压、湿度传感器,通过GPS定位测风,对台风实施立体观测。多年来,飞机下投探空能够充分掌握台风的整体气象要素分布结构,从而提高对台风强度和移动路径等预报的准确性,飞机下投探空在国际上已经从科学试验转变成业务应用,并且形成新型的探测技术——目标观测。本文主要总结了国际上利用飞机搭载下投式探空仪进行台风探测的发展历程,为我国开展下投探空,特别是台风监测提供可借鉴的经验。