台风路径数值预报模式的并行化及路径预报误差分析

国家气象中心台风路径数值预报模式经过串行优化及程序并行, 成功地实现了在国产超级计算机神威上的并行运算, 并可满足业务时效要求。基于并行程序及神威机计算平台的台风路径数值预报业务系统于2002年6月30日投入实时运行, 其初估场与侧边界条件从T106L19模式产品升级为T213L31模式产品 (称为基于T213台风预报系统, 原串行系统称为基于T106台风预报系统)。通过对2002年夏秋季台风路径的检验, 总体来看, 基于T213台风预报系统48 h内的平均路径预报误差小于基于T106台风预报系统的路径预报误差。对西行及西北行登陆的台风, 基于T106台风预报系统的48 h预报好于基于T213台风预报系统的预报。对于转向台风而言, 转向后的预报, 基于T213台风预报系统的预报要好于基于T106台风预报系统的预报, 有效地减小了基于T106台风预报系统对转向台风路径预报的系统性误差:即台风转向后预报路径较实况路径偏西。     

南海台风路径预报试验

利用预测误差平方和最小准则的逐步算法对台风路径进行拟合和预测试验，试验结果表明ＰＲＥＳＳ方法得到的模型具有较强的预测能力，因而，ＰＲＥＳＳ方法同逐步回归一样，也是一种预报台风路径客观有效的方法。     

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。     

基于集合预报的台风“利奇马”登陆后远距离暴雨预报的敏感性分析

2019年第9号台风“利奇马”在8月10日登陆后引发了远距离大范围的暴雨,本文利用ECMWF(EC)和GRAPES全球集合预报模式等资料对暴雨短期预报的误差及原因进行了分析。此次台风远距离暴雨主要集中在8月10日夜间的山东中部地区,EC集合预报对该区域的降水量预报效果总体优于GRAPES集合预报。集合敏感性分析可以识别出和预报变量高相关(敏感)的天气系统,结果表明山东区域平均降水量对同期500 hPa副高、台风西北侧海平面气压和山东北部低层温度较为敏感,而对流层高层的高度及经向风存在更大范围的敏感区。根据暴雨预报TS评分选取EC集合预报成员作为优势组和劣势组,结果表明优势组预报成员表现为山东上空300 hPa低槽前倾,北侧高空偏南急流更强,同时配合低层台风外围偏东风急流,形成高层辐散、低层辐合的有利条件。另外,优势组预报的中纬度低层冷空气和斜压锋区更强,导致优势组在山东中部预报出暴雨,更加接近于实况。     

2007年国内台风模式路径预报效果评估

使用中央气象台提供的台风中心定位报文资料、国内台风业务预报部门提供的台风模式路径预报报文资料和台风所气候持续性方法路径预报报文资料等,对2007年中央气象台编号的热带气旋对国内5种台风业务数值预报模式的路径预报效果进行了检验评估,检验内容主要包括距离误差、技巧评分和稳定度指标等.结果表明:(1)国内各模式24h/48h预报平均距离误差最小值为122.8km/246.3km,最大值为180.7km/304.4km.各模式24h/48h预报最大误差为1429.7km/1003.7km, 最小误差为11.2km/10.1km.24h/48h预报平均距离误差为147km/267km.平均而言,导致路径预报误差最大的是0707号热带气旋帕布,误差在其登陆后尤为明显.(2)相对于上海台风研究所路径预报气候持续法做了各种数值预报方法的技巧评分:各模式24h/48h预报平均技巧评分为32%/43%,最高的技巧评分为48%/54%, 最低的技巧评分为3.17%/33.53%.其中4个模式的24h/48h技巧评分高于36%/33%.(3)检验了距离稳定度、方向稳定度、有效稳定度等指标,以全面评估各模式的路径预报性能.该评估结果在一定程度上反映了当前国内台风路径数值预报相对于常用气候统计方法的优越性,同时也表明,尽管国内台风数值预报模式对于热带气旋在海上时的路径预报有一定的稳定性,但对热带气旋登陆后转向过程的预报表现出了较大误差.因此,在模式开发的下一步工作中,除台风初始化之外,还应结合登陆台风的特点,对边界层和陆面过程参数化等作针对性的研究.     

从9903号台风移动探讨台风登陆异常路径的条件

通过对９９０３号台风（ＭＡＧＧＩＥ）在广东沿岸移动异常路径的分析探讨,总结出４条定性条件。当这些条件同时达到时,台风的登陆路径可能会出现异常变化。     

台风路径统计预报的改进

应用数值预报产品并采用多种预报方案相结合建立了台风路径的统计释用综合预报模式，从而提高了台风路径预报的技巧。经１９９４年台风季节业务试用，其预报性能比原有的统计预报模式有较大的提高，试验表明，充分利用在预报时可得到的数值预报输出产品的采用多种方案集成是改进台风路径客观的有效途径。     

2021年台风预报误差分析

为了指导台风初期的预报和保障,采用主观预报法和客观预报法(以下称数值预报法),分别对常用的4种预报结果进行对比分析。主观预报法选取常用的中、美、日、韩4家机构发布的预报数据,对2021年台风首次主观路径预报准确率和强度预报准确率进行分析,结果表明：各家首次路径预报误差较大,可信度低;首次强度预报结果可信度高。数值预报法选取常用的中国GRAPES、美国NCEP、欧洲ECMWF、日本JMA 4个数值模式预报结果,分析模式路径预报准确率和强度预报准确率,结果表明：欧洲ECMWF路径预报相较其他模式准确性具有绝对优势;强度预报准确率美国NCEP较好。进一步对比了2017—2021年4家数值模式台风预报结果,并对各数值模式的性能发展趋势进行分析。     

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。     

登陆台风站点大风预报的人工神经网络方法

利用数值预报格点资料预报登陆台风影响时,沿海地区站点风的预报是各站点的定时二分钟风向风速。通过对MICAPS站点资料进行整合、分析,选取了沿海地区400多个资料比较齐全的站点和海岛站作为预报站点。用NCEP再分析场的格点资料做相关性分析,选定9个预报因子。运用BP网络对每个站点分别建立纬向风和经向风人工神经网络模型,拟合风速的绝对值误差是1.3 m·s~(-1)。独立样本检验,风速绝对误差在2 m·s~(-1)以内。     

台风森拉克路径特征与预报难点分析

研究了2002年16号台风路径的分析与预报过程,分析了0216号台风在几次关键点的预报过程中出现疑难,预报争议很大的原因.认为类似0216号台风,在其生命史中遇到环境场气压系统比较弱时,要注意可能出现路径停滞、打转、转折等.这时,应仔细分析,避免对预报思路的误导,减少预报服务思路的大幅度摆动,以提高服务质量与效果.注意台风周围的涡旋发生互旋的半径变化、影响的程度,在分析弱涡旋时,注意水汽通道云图等其他参考工具是有意义的.     

登陆台风对安阳降水的影响及其预报

在分析1966～1995年安阳区域夏季登陆台风的不同环流形势基础上,利用历史天气图资料及安阳区域实况要素资料,找出台风登陆后安阳区域产生的不同天气的预报指标,并分类建立了预报方程.     

2019年影响中国台风的降水预报误差及其来源研究

针对2019年影响中国的8个台风,利用面向降水对象的CRA(contiguous rain area)方法研究了欧洲中期天气预报中心确定性预报的降水误差来源,及其在不同预报时段和降水量级下的变化趋势,分析了台风路径预报误差与降水对象的CRA位置误差之间的相关性,对比计算了台风路径修正与CRA shifting方法对于改进降水预报的作用,并评估了台风降水概率分布、径向分布和非对称分布的预报误差。结果表明:总体而言,台风降水预报的主要误差来自于位置误差和形态误差;除特大量级降水以外,台风降水对象的CRA位置误差与路径误差显著相关,通过修正台风路径能改进降水预报,但其效果要逊于CRA shifting方法;预报的台风降水概率密度分布形态与观测总体上较为一致,但台风核心区内的预报降水强度均大于观测;台风登陆或靠近我国沿海前后,预报降水较观测更靠近台风中心,且略滞后于观测,预报降水的非对称性明显弱于观测。     

GRAPES区域集合预报系统对登陆台风预报的检验评估

针对2015年7—9月登陆中国大陆沿海的台风,利用GRAPES-REPS区域集合预报资料和集合统计诊断分析方法,对登陆台风的移动路径、时间、地点、强度和降水等进行检验评估,以期为预报员应用GRAPES登陆台风概率预报提供依据。检验结果表明,(1)集合平均移动路径要优于控制预报,集合预报各成员登陆地点存在20~340 km差异,但实况登陆地点均能落在集合成员登陆地点中。(2)对24 h和48 h登陆地点误差而言,集合平均较控制预报更接近实况。(3)随着预报时间的趋近,集合平均、控制预报和集合成员登陆地点距离误差逐渐缩小,登陆地点空间位置预报也没有明显的系统性误差。(4)集合成员对台风登陆时间预报偏早,平均提前2.3 h。(5)在强度预报中,尽管最低气压和近中心最大风速存在登陆前偏弱而登陆后偏强的趋势,但登陆点预报值区间包含了实况观测值,表明GRAPES-REPS集合预报能够较好展示多种可能信息。(6)不同量级降水AROC评分为0.56~0.76,具有预报参考价值;另外AROC评分的高低及台风暴雨落区的准确性与台风登陆点和登陆时间误差密切相关。可见,GRAPES-REPS区域集合预报可以在台风登陆地点、时间、强度和降水预报等方面提供更多的预报不确定性信息,有助于做出正确的预报决策。      

登陆台风对安阳降水的影响及其预报

在分析1966－1995年安阳区域夏季登陆台风的不同环流形势基础上，利用历史天气图资料及安阳区域实况要素资料，找出台风登陆后安阳区域产生的不同天气的预防指标，并分类建立了预报方程。     

2016年西北太平洋台风活动特征和预报难点分析

利用历史台风最佳路径资料、2016年台风最佳路径实况和中央气象台台风路径强度实时预报资料,以及ECMWF数值预报和集合预报产品,对2016年西北太平洋台风活动的主要特征和预报难点进行了分析,结果表明：1—6月的淡季空台风和盛夏秋季多台风现象均与2016年〖JP2〗赤道海温由厄尔尼诺向拉尼娜转换有关;长时效路径预报误差有时异常偏大,可能与集合预报产品的发散度很大有关,但是如果能够掌握数值天气预报对大尺度天气系统预报的系统性偏差,也可以做出精度更高的预报;24 h强度预报误差超过了5 m·s-1,这种现象在过去十多年的业务预报中并不多见,个别最大误差竟达20~26 m·s-1。〖JP〗强度预报的大误差与强度预报中没有定量产品可供参考有关,定性地分析台风强度变化规律对于提高强度预报作用很小,所以急需建立和发展定量和精细化的强度预报方法。     

台风路径人工智能预报方法的研制

台风路径人工智能预报方法的研制蒋乐贻费亮（上海市气象科学研究所,上海２０００３０）人工智能预报方法是一种新方法．在研制专家系统的基础上,根据人工智能内容,结合气象预报特点及所要求的预报精度,研制了台风路径人工智能预报方法．此方法把计算机模式识别技术与...     

转向台风路径的预报与分析

本文以大气动力学为基础,结合经验公式提出一个预报台风路径的模式,並应用於8605(Nancy)和8615(Vera)两个转向台风路径的预报。预报结果和对预报结果的分析对台风路径业务预报有参考意义。     

我国登陆台风灾害的监测及预报技术研究--项目的意义和进展

"我国登陆台风灾害的监测及预报技术研究"(2001DIA20026)于2002年3月启动.登陆台风会直接造成社会巨灾,过去因为技术条件不够,对它的研究无法开展.如今因探测技术发展,计算机能力的提高,登陆台风已成为国际台风研究的前沿课题.世界气象组织(WMO)的全球天气研究计划(WWRP)和热带气象研究计划(TMRP)联合开展代号为ITCLP的国际登陆热带气旋研究,美国天气研究计划(USWRP)开展了代号为USLHP的登陆飓风研究,澳大利亚开展了代号为TCCIP的登陆热带气旋影响研究,我国作为台风登陆最多的国家,开展这一研究已经偏迟了10年.