南海异常路径台风预报的数值试验

利用广州热带海洋气象研究所最近发展的热带有限区台风数值预报模式,对1991年登陆广东的9116号强热带风暴(Joel)进行了数值预报试验。结果表明:模型台风的加入,模式水平和垂直分辨率的提高,物理过程的完善,能大大提高台风路径的预报准确率。     

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。     

台风路径预报集成方法的一个试验

应用集成预报方法改造台风路径预报,取得明显效果。对常用的台风路径预报相似模式（ＴＳＦ）及Ｍａｒｋｏｖ型相似模式（ＭＴＳＦ）所做预报试验表明,经集成方法改进后的ＭＴＳＦ,ＴＳＦ,其预报能力有明显提高。     

台风路径实时数值预报的初步试验

根据国家气象中心建立的台风路径数值预报试验系统,引入了模型台风。模型台风是利用获得的场面参数构成的,然后再叠加到客观分析场上作为台风路径预报的初始场。引入模型台风后,无论是台风中心位置还是其流场、质量场与实际观测比较接近,且预报效果有一定提高。利用模型台风对1992年Eli（9205号）和Janis（9210号）台风进行了实时的预报试验。结果表明对这二个台风的移动趋势基本上能预报出来,预报的台风路径与实况进行了对比,并与气候持续预报作了比较,效果较好。     

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。     

南海台风暴雨统计释用预报方法探讨

本文根据降水量方程和１９８５－９０年南海台风暴雨资料及欧洲中心数值模式产品，利用逐步判别方法筛选因子和Ｂａｙｓ准则，分别建立海南和广东沿海２４－４８小时台风最大暴雨量判别函数方程。计算和试验结果表明这一方法具有较好的预报潜力。     

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。     

台风路径集合预报试验

基于T63L9模式,利用BGM法进行了台风路径的集合预报试验,并对集合预报中的一个关键技术—繁殖长度进行了研究。结果表明:相对于控制预报,利用增长模繁殖法制作的集合预报对台风路径预报的技巧水平有了很大提高。集合预报中采用不同的繁殖长度对台风路径预报效果有一定影响。繁殖长度取2 d和3 d集合预报效果相对于控制预报都有很大提高。繁殖长度取为2 d时,集合离散度较小,取为3 d时较合理,取为4 d时,离散度较大。对台风路径的预报采用集合选择平均后,繁殖2 d和繁殖3 d的集合预报系统的预报效果都优于控制预报。从综合集合预报效果分析,繁殖长度取为3 d更合适。当集合预报中繁殖长度取为3 d时,在预报的前3天,台风路径集合预报误差基本维持在100 km,第4天误差也只接近300 km。相对于控制预报,集合预报的改进率在预报的2～4 d基本超过了60%,甚至可达到70%。     

2022年西北太平洋和南海台风预报精度评定

评定2022年西北太平洋和南海台风业务定位定强、路径和强度预报精度,结果表明：2022年,官方台风预报机构的定位误差与台风强度等级呈负相关;中国气象局中央气象台在各强度等级的定位平均误差最小,全年定位平均误差（15.4km）较2021年（19.7km）减小21.8%,定强平均绝对误差（1.3m·s-1）较2021年（1.4m·s-1）略减小。主观预报和客观预报方法的路径预报平均误差较2021年普遍有所减小,而强度预报平均绝对误差较2021年普遍有所增大。SSTC、CMA-TRAMS和ECMWF-IFS路径预报技巧评分相对较高。NCEP-GFS、JMA-GSM、CMA-TRAMS和CMA-TYM强度预报系统性偏差不明显,NCEP-GFS、HWRF和CMA-TRAMS强度预报技巧评分相对较高。     

在台风业务系统中使用卫星云导风资料的试验

在国家气象中心台隐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,进行两项预报试验。第一项是把卫星云导风资料作为观测资料进行最优插值客观分析;第二项是将云导风资料加入到轴对称的人造台风模型风场上,使之产生非对称风场。试验结果表明：卫星云导风资料作为观测资料进入模式后对减小台风路径预报误差效果明显;用云导风形成人造台风模型非对称风场可进一步提高台风路径预报精度。     

夏季南海台风移动路径的一种客观预报方法

以1960—2003年共44a夏季的7月、8月、9月西行进入南海海域的台风样本为基础,综合考虑南海台风移动路径的气候持续因子和数值预报产品物理量因子,运用条件数方法选取因子并建立回归方程,进行台风路径预报模型的预报建模研究。通过对比分析发现,基于条件数方法的南海台风移动路径模型具有较好的预报效果,7月、8月、9月3个月24h台风路径预报的平均距离误差为153．9km,预报能力明显高于目前国内外的其他一些台风路径客观预报方法。该方法的预报精度相对于逐步回归方法有了很大的提高,相对于气候持续法也为正的预报技巧水平。     

Track of Super Typhoon Haiyan Predicted by a Typhoon Model for the South China Sea

Super Typhoon Haiyan was the most notable typhoon in 2013. In this study, results from the operational prediction of Haiyan by a tropical regional typhoon model for the South China Sea are analyzed. It is shown that the model has successfully reproduced Haiyan’s rapid passage through the Philippines and its northward deflection after its second landfall in Vietnam. However, the predicted intensity of Haiyan is weaker than the observed. An analysis of higher-resolution model simulations indicates that the storm is characterized by an upper-level warm core during its mature stage and a deep layer of easterly flow. Sensitivity experiments are conducted to study the impact of certain physical processes such as the interaction between stratus and cumulus clouds on the improvement of the typhoon intensity forecast. It is found that appropriate boundary layer and cumulus convective parameterizations, and orographic gravity-wave parameterization, as well as improved initial conditions and increased horizontal grid resolution, all help to improve the intensity forecast of Haiyan.     

登陆华南台风强度的前兆信号分析及预测

自20世纪90年代中期后,登陆华南台风频数减少、强度转弱,这一方面受台风和大尺度环流系统自身的年际和年代际变化共同影响,另一方面,可能受太平洋年代尺度振荡(PDO)调制。进一步选用年际增量法剔除年代际变化得到,若前冬呈现东部型拉尼娜(中部型厄尔尼诺)状态,随后的后汛期120°~130°E越赤道气流偏强(弱),继而是强(弱)辐合带、季风槽偏强偏北(偏弱偏南),有(不)利于台风在华南地区活跃,则对应累计气旋能量指数(ACE)年指数更强(弱),体现了台风、海温、大气环流的年际变化影响。最后,采用基于年际增量法的主成分回归方法对ACE指数进行建模,结果得到近30年回报相关系数高达0.80,2014和2015年的预报效果与实况较为一致。     

三维变分系统在我国夏季降雨预测中的应用试验

采用MM5模式及其三维变分系统(MM5/3DVAR)对我国夏季降雨进行了一个月的连续预测试验,并对试验结果进行评估.试验中首先采用"National Meteorological Center(NMC)"方法,将2005年8月的MM5模式的预测结果形成与试验区域和水平分辨率相匹配的背景误差场,并将其与全球背景误差场进行了对比分析,结果表明,采用2005年8月MM5模式预报结果生成的背景误差场的基本特征与系统提供的全球背景误差场相似,且长度尺度随着水平分辨率的提高而减小.之后,分别利用NCEP再分析资料(NCEP试验)、NCEP再分析资料基础上采用CRESSMAN方法分析观测资料(LITT试验)和NCEP再分析资料基础上采用3DVAR系统同化观测资料(3DVAR试验)形成模式预报初始场,再次对2005年8月降雨进行逐日连续预报.逐日降雨预报结果表明,相对NCEP试验,LITT试验中1 和10 mm的预报评分有明显提高,但 25 和 50 mm的预报评分却有所下降,而3DVAR试验的预报评分在10 mm以上均有明显提高.对于降雨期间的形势场预报,3个试验中,除温度场和湿度场外,其他变量场的均方根误差随高度增加而增加,但相比而言,3DVAR试验的均方根误差小于其他2个试验.3DVAR试验对降雨的明显改进,可能是因为其对与背景场信息差别比较大的反应中尺度系统的观测资料的分析结果比较靠近观测资料.     

基于主成分分析的人工智能台风路径预报模型

利用主成分分析可以从具有随机噪声干扰的气象场提取主要信号特征,排除随机干扰的能力,论文以1980～2010年共31年6～9月西行进入南海海域的台风样本为基础,综合考虑台风移动路径的气候持续因子和数值预报产品动力预报因子,采用主成分分析的特征提取与逐步回归计算相结合的预报因子信息数据挖掘技术,以进化计算的遗传算法,生成期望输出相同的多个神经网络个体,建立了一种新的非线性人工智能集合预报模型,进行了分月台风路径预报模型的预报建模研究。在预报建模样本、独立预报样本相同的情况下,分别采用人工智能集合预报方法和气候持续法进行了预报试验,试验对比结果表明,前者较后者在6、7、8和9月份台风路径预报中,平均绝对误差分别下降了7.4%、4.8%、12.4%、17.0%。另外,论文进一步在初选预报因子和样本个例相同的情况下,通过比较新模型与直接采用主成分分析方法选因子并分别运用逐步回归和遗传—神经网络集合预报模型进行计算的预报精度差异表明,前者具有更高的预报精度,其原因是该方法挖掘利用了全部备选预报因子的有用预报信息,而且遗传—神经网络集合预报模型的是由多个神经网络个体预报结果合成,集合模型的各个神经网络个体的网络结构,是通过遗传算法的优化计算确定的,因此,该集合预报模型的泛化能力显著提高,在实际天气预报中具有较好的实用性和推广价值。     

南海台风状况下海气界面热量交换研究

根据国家海洋局南海分局的Marex(马瑞克斯)数据浮标观测资料、南海断面线 调查资料和西沙海洋站资料，计算了南海海气界面热量交换值。研究结果表明:不论是夏季还是秋季，在台风环流内海气界面热量交换均非常强烈，主要贡献来自潜热通量(Qv)，位于(20.49°N，114.14°E)附近海域。夏季台风环流内显热通量(Qk)出现负值，海面有效反射辐射(Qe)出现减弱现象；秋冬季节台风环流内Qk量值增加显著均为正值，Qe有加强的现象。分析实测资料发现:1961～1989年8次ElNino事件过程中，西沙海洋站水温比赤道太平洋水温提早出现增暖现象的有4次，水温推迟出现增暖现象的也是4次。西沙海洋站水温增暖出现在12月的仅有1次。ElNino事件发生后，南海水温异常增暖，但是海气界面热量交换反而减弱。     

2018年西北太平洋和南海台风活动概述

2018年共有29个台风在西北太平洋和南海生成,生成台风个数偏多,南海台风活跃。有10个台风登陆我国,登陆强度整体明显偏弱,但是登陆台风个数明显偏多、登陆时间集中、登陆地段偏北、北上台风偏多,造成台风降水范围广、暴雨强度大、超警河流多。其中,“安比”、“摩羯”、“温比亚”一个月内相继在华东地区登陆并深入内陆北上,且登陆后长时间维持热带风暴级强度,给华东、华北、东北等地区带来大范围强降雨。“艾云尼”移动缓慢,与西南季风环流相结合,给广东等地区造成长时间的持续强降水。“山竹”是2018年登陆我国最强台风,其7级风圈明显偏大,给广东、香港等地区带来大范围、长时间的强风和强降水。2018年所有预报时效的路径预报误差较2017年均有所降低,路径预报水平进一步提高,但是强度预报水平仍然没有明显的进步。     

台风路径及闽南台风天气预报业务系统

该文应用ＨＵＲＲＡＮ相似台风路径预报方法，引进５００ｈＰａ天气形势，提高了台风咱径预报能力；应用天气学方法、物理量诊断和预报员的丰富实践经验，以及卫星云图上的台风云系特征，研制台风影响下的闽南台风天气（大风、暴雨）预报专家系统，得出定量、客观的预报结论。该系统运行所需的资料易于获取，从采集资料到输出预报结果，１０分钟便可完成，大大缩短了制作台风预报的时间。