T213L31模式热带气旋路径数值预报误差分析

应用国家气象中心的T213L31模式对2006—2009年热带气旋路径数值预报的结果从平均距离误差、距离误差分布、模式系统性偏差、平均全移速误差、模式对背景场的预报偏差进行全面检验分析表明：对于不同走向的热带气旋 (简称TC) 路径预报而言,预报误差最小的是西行路径TC,预报误差最大的是东北行路径TC。按照TC强度进行分类统计发现,TC强度强比强度弱的路径预报平均距离误差小。T213对所有样本的平均预报而言,存在西北偏西向的系统性偏差,不同类型路径TC存在不同的系统性偏差。通过计算平均全移速可以看出,对于西北行、西行、北上类型路径在整个预报时效中移速偏差较小,而对于所有转向类路径移速偏差较大,即偏慢较明显。对T213模式预报2009年TC路径误差较大的个例 (0904,0906,0907号热带气旋) 检验模式对背景场的预报偏差,个例分析表明：模式对中高纬度西风槽预报偏强、对TC环境风场垂直切变预报偏大、对两个相近的TC预报更容易发生藤原效应,这些因素是导致TC路径偏差的主要原因。     

T213与T639模式热带气旋预报误差对比

应用国家气象中心全球谱模式T213L31(简称T213) 及其升级版本T639L60(简称T639) 对2009—2010年西北太平洋热带气旋数值预报的结果进行对比。结果表明:T213与T639模式24～120 h预报平均距离误差基本相近,但由于T639模式分辨率较高,T639模式的热带气旋强度预报明显好于T213模式。从分类误差来看,T639模式对于西北行登陆及转向热带气旋的路径预报好于T213模式,但对西行及北上热带气旋预报误差偏大。对于异常路径热带气旋预报,T639模式能较好预报环流形势的突然调整,对路径突变的热带气旋预报比T213模式有明显优势;从登陆类热带气旋预报的移向误差来看,T213模式存在东北偏北向系统性偏差,T639模式存在东北偏东向系统性偏差。     

T213数值预报模式及产品分析

首先介绍了我国数值预报和T213模式的基本情况,并将T213模式的主要技术特征与T106进行了比较;然后对T213预报产品进行了对比分析,并对T213的应用前景和再改进进行了展望.     

3个全球模式对近地层风场预报能力的对比检验

为了使检验的预报风速具有可比性,首先利用WRF模式对3种常用全球环流预报场(ECMWF、GFS、T639)在中国区域进行4个典型月的10 km水平分辨率的降尺度计算,再利用中国400座测风塔同期观测资料对24 h内70 m高度的风速预报性能进行了对比检验。结果表明:(1)从4个典型月的全风速检验情况来看,ECMWF预报效果略好于GFS,T639稍差,但三者做简单的集合平均可获得最优的预报结果;(2)3种全球预报场降尺度后的预报风速误差平面分布比较相似,整体来看,内蒙古、东北和沿海部分区域误差较小,内陆地区误差较大,尤其在高原和内陆复杂地形下预报效果不佳;(3)从预报风速在4个风速区间的平均检验情况来看,在(0,3]m·s-1和(3,15]m·s-1区间内,ECMWF的TS评分略好一些,在(15,25]m·s-1区间GFS的TS评分最高,在25 m·s-1以上ECMWF具有明显优势;(4)在(3,15]m·s-1区间,3种全球环流预报场的风速预报误差平均在35%左右,ECMWF略好于GFS,GFS略好于T639;(5)从各测风塔点位最优预报效果的全球场统计情况来看,在(3,15]m·s-1区间内,有55.5%的点是ECMWF效果最优,24.8%是GFS最优,19.7%是T639最优。     

2009年6—8月T639、ECMWF及日本数值模式中期预报性能检验

每年的6-8月是我国主汛期,这个季节高温干旱、暴雨洪涝等气象灾害最为严重.为更好地了解业务主流模式的预报性能,以提高汛期气象服务能力,对2009年6-8月T639、 ECMWF(以下简称EC)及JAPAN(以下简称JP)数值模式的预报产品进行了对比分析和检验.结果表明, 各家模式对亚洲中高纬度大尺度环流的演变和调整都有较好的预报能力,但均表现出指数值预报偏高的误差;对夏季副高和850hPa气温,T639有一定的中期预报能力,但与EC和JP模式相比,误差偏大,并存在一定的系统性偏差;T639对莫拉克台风的生成预报较好,台风移动和登陆的预报与实况相比有较大误差.     

2009年12月至2010年2月T639、ECMWF及日本数值模式中期预报性能检验

对2009年12月至2010年2月T639、ECMWF(以下简称EC)及Japan(以下简称JP)数值模式的预报产品进行了对比分析和检验。结果表明:各家模式对亚洲中高纬度大尺度环流的演变和调整以及对流层低层温度变化都有较好的预报能力,不同时段性能不同,没有明显的系统性偏差;对冬季南支槽的预报,与EC模式相比,T639模式和日本模式预报的强度和移速误差较大;对于寒潮地面冷高压的预报,EC模式好于T639模式,而T639模式又好于日本模式。     

WRF中尺度模式对两个沿浙江近海北上热带气旋的预报分析

结合宁波市气象台业务运行WRF中尺度模式,对2011年2个沿浙江近海北上的热带气旋"米雷"和"梅花"的预报进行对比分析。结果表明,模式对"米雷"和"梅花"在浙江省气象站点预报降水与实况相关系数分别为0.617和0.478。降水分级TS评分表明,模式对"米雷"的预报效果好于"梅花",主要由于"梅花"空报率过高,模式对这2个热带气旋20 mm以上的降水误差主要出现在浙江东部特别是沿海地区,呈南北向带状分布。"梅花"和"米雷"具有相似的湿层结构,但热力和动力结构很不相同,"米雷"结构明显不对称,风速较大区域主要在风暴中心东侧,风暴内垂直上升速度弱,而"梅花"结构典型,全风速分布较对称、眼壁清楚,具有明显的深厚暖心,中心附近温度比"米雷"高2℃左右,"梅花"中心附近具有强烈的上升气流,最强上升速度超过4 m/s。WRF模式10 m风场预报对"米雷"和"梅花"在浙江沿海海面风力有较好的参考性。模式对热带气旋的强度模拟误差和气旋自身结构差异可能是导致"米雷"站点大风漏报偏多,而"梅花"空报偏多的原因。     

2010年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为更好地应用T639模式中期预报产品,对2010年6—8月T639模式进行天气学检验,并与ECMWF、日本模式进行了对比分析。结果表明:3家模式均对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能。综合来看,ECMWF模式对各系统及要素的预报最接近实况;日本模式和T639模式稍差,稳定性不如ECMWF模式;对1003号台风灿都(CHANTHU)的路径及强度预报,3家模式的预报效果均不理想,ECMWF模式对其登陆前的预报与零场较接近,而T639模式及日本模式预报相对较差。     

南海热带气旋数值预报模式与全球谱模式的嵌套试验

分析了各嵌套变量的作用和效果，发现采用部分变量嵌套就能取得一定效果，各变量的作用也不完全相同。这样，可以选取作用大，质量好，易处理的变量进行嵌套。并相应地提出了一个边界嵌套处理方案，应用于南海带热带气旋数值预报有限区模式（ＴＬ１０）与全球谐模式（Ｔ６３）的嵌套过程，通过数值预报试验，表明采用该嵌套处理方案能够取得良好的效果。     

2011年9—11月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

文章对20年9—11月T639、ECMWF及日本模式的中期预报产品的预报性能进行了检验分析。结果表明：三家模式均对亚洲中高纬度环流形势以及副热带高压的调整和演变具有较好的预报性能。EC模式对各系统及要素的预报最接近零场;日本和T639模式次之。中期时效内,各家模式对850 hPa温度具有较好的预报性能,尤其是我国南方地区,温度预报准确率高。对台风＂纳沙＂（Nesat）的路径及强度预报,三家模式预报路径均存在不同程度的偏东,强度偏弱,预报稳定性较差。相比而言,EC与日本模式预报误差较小,T639模式预报相对较差。     

2014年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2014年6—8月T639、ECMWF及日本（文中简称JP）数值模式的中期预报产品进行了分析对比和检验。结果表明：3家模式对亚洲中高纬环流形势和850 hPa温度的调整与演变均具有较好的预报性能。对比而言,ECMWF 模式的预报较其他两家模式更接近实况。对副热带高压的变化情况,ECMWF和T639模式较好的体现出了各项指标的变化趋势,但对具体的变化情况均存在不同程度的误差。对于1409号超强台风威马逊（Rammasun）的路径及强度预报,T639模式预报与零场较为接近,ECMWF模式预报台风强度较实况偏弱。     

2017年3—5月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

文章对2017年3—5月T639、ECMWF及日本（文中简称JP）数值模式的中期预报产品进行了分析和检验。结果表明：T639模式和ECMWF模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变均具有较好的预报性能。T639模式和ECMWF模式对850 hPa温度的转折性变化趋势均有较好的预报能力,其中对南方地区温度变化的预报能力明显优于北方地区,ECMWF综合预报效果最好。此外,选取了2017年5月3—7日的沙尘天气过程进行个例分析,发现ECMWF模式对此次过程的海平面高压系统的中期预报指示意义较好。     

2017年9—11月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2017年9—11月T639、ECMWF及日本(文中简称JP)数值模式的中期预报产品进行了分析和检验,结果表明：三个模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能。在中期时效内ECMWF能够较好地预报副热带高压的南北摆动和东西移动趋势,T639模式对副热带高压位置的预报易偏北。对850 hPa温度场,ECMWF模式的平均预报误差较小,预报性能较好,T639（JP）模式预报较实况偏低（偏高）。三个模式对台风玛娃中心位置的预报较零场偏西偏南,强度预报均偏弱,其中ECMWF模式对台风转向有所体现。对于冷空气过程中的海平面气压场预报,ECMWF模式对冷高压的强度预报与零场更为一致,而T639和JP模式的预报偏差较大。     

2015年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2015年6—8月T639、ECMWF及日本（文中简称EC和JP）数值模式的中期预报产品进行了对比分析和检验,结果表明：三个模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能,其中EC模式的预报效果最好。EC模式对西太平洋副热带高压的预报较为准确,T639模式的预报与实况存在一定偏差。三个模式均能较好地预报出2015年7月新疆持续性高温天气,且对北方地区850 hPa温度的预报较零场均偏高。在南方地区,三个模式预报的温度偏差比北方地区小,EC模式的预报效果优于T639和JP模式。对于1513号台风苏迪罗,T639模式较好地预报了台风的登陆位置和路径变化,强度预报略偏强,而EC模式预报的台风登陆时间偏早。     

2011年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为更好地应用数值模式中期预报产品,对2011年6—8月T639模式进行天气学检验,并与ECMWF、日本模式进行了对比分析。结果表明：三家模式均对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能。综合来看,ECMWF模式对大尺度环流形势、影响天气系统及要素的预报最接近实况;日本模式和T639模式稍差,稳定性也不如ECMWF模式。对1109号台风梅花（MUIFA）的路径及强度预报,三家模式的预报效果均不理想,T639模式对＂梅花＂登陆后的预报与零场较接近,而ECMWF模式及日本模式预报相对较差。     

2006年9—11月T213与ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为了验证T213模式秋季中期预报产品的性能与质量，对2006年9—11月T213模式96小时中期数值预报产品进行了天气学检验，并与ECMWF、日本模式96小时预报性能做了对比分析检验。结果表明，T213、ECMWF、日本模式对亚洲中高纬度地区大尺度环流形势演变和重大调整过程的96小时预报能力均较强，因此对重大灾害性天气的预报有较好的指示意义。三种模式相比，ECMWF模式对西风指数、850hPa温度、南支槽东移的预报较为准确；2006年11月4—6日的过程预报以日本模式最为吻合；T213模式对具体影响系统的强度、位置、影响时间的预报还存在一定误差。     

2017年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2017年6—8月T639、ECMWF及日本（文中简称JP）数值模式的中期预报产品进行了分析和检验,结果表明：三个模式对欧亚中高纬环流形势的调整和演变均具有较好的预报性能,能较准确地反映出欧亚地区中高纬大尺度环流形势的演变和调整,表现出较好的中期预报能力。ECMWF和T639模式在中期时效能够较好地对副热带高压的南北摆动和东西移动趋势进行预报,其中ECMWF的预报偏差更小且模式对于盛夏副热带高压西伸脊点的预报优于初夏。ECMWF和T639模式对全国大部分地区温度预报偏低,ECMWF模式的预报效果最好,而JP模式温度预报偏差相对较大,各模式对温度的升降波动预报较为准确。对强台风天鸽,三个模式对台风强度的预报均偏弱,其中ECMWF模式相对更准确地把握了台风的强度变化和移动路径,综合预报效果最好。     

2013年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2013年6—8月T639、ECMWF及日本数值模式的中期预报产品进行了对比分析和检验。结果表明：就西太平洋副热带高压而言,ECMWF模式预报效果较为优越。3家数值模式对今年夏季出现在我国中东部地区的异常高温天气均提前给出预报,但ECMWF模式预报的高温持续时间以及高温幅度均更接近实况,且ECMWF模式对高温天气转折预报效果较好。对1307号强台风,ECMWF模式较好地预报台风登陆位置及路径变化,但预报强度偏弱;而T639和日本模式预报台风登陆时间均偏晚。     

2016年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2016年6—8月T639、ECMWF及日本（文中简称JP）数值模式的中期预报产品进行了分析和检验。结果表明：3个模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变均具有较好的预报性能,其中ECMWF模式预报效果最好。对于副热带高压,ECMWF和T639模式均能较好地预报副热带高压移动趋势,但具体过程存在不同偏差,ECMWF模式偏差较小;3个模式中期时效均能报出四川盆地的持续高温过程,且对北方850 hPa温度的转折性变化趋势均有较好的预报能力,ECMWF和JP模式对南方地区温度变化的预报能力明显优于北方地区,T639模式对南方温度预报偏差较大,ECMWF模式综合预报效果最好。对台风妮妲,ECMWF模式预报与零场较为接近,T639模式误差较大。     

2015年9—11月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

对2015年9—11月T639、ECMWF及日本（文中简称JP）数值模式的中期预报产品进行了分析和检验。结果表明：3个模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能,其中ECMWF模式预报效果最好。ECMWF模式对副热带高压脊线位置预报较为准确,而T639模式对副热带高压西脊点的位置把握更好。3个模式对850 hPa温度的转折性变化趋势均有较好的预报能力,其中对南方地区温度变化的预报能力明显优于北方地区。此外,3个模式对1522号强台风彩虹中心位置和强度120 h预报均存在不同程度的偏差,特别是对台风彩虹发展初期的强度预报明显偏弱。T639和ECMWF模式对静稳天气形势均有较好的中期预报能力,但ECMWF模式对驱散雾 霾的冷空气预报与零场更加一致。