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西北太平洋热带气旋延伸期预报的新突破
作者:钱伊恬、徐邦琪               发布时间:2021/02/23 09:45:20              浏览量:

热带气旋(TC)是自然界破坏力最强,对人类的生产和生活具有最大威胁的自然灾害之一,而西北太平洋是全世界台风最活跃的区域,每年台风季TC给我国沿海地区带来了巨大的人员伤亡和财产损失。因此,能否延长对TC的生成和移动的预报提前时间,并提高TC路径的预报精度是防灾减灾的关键。然而,与短期台风预报技术和季节预测系统相比,延伸期TC预报方法和技术十分缺乏,且处在初期发展阶段,目前主流业务预报模式和已有的统计模型对TC生成个数的延伸期预报技巧为1–3周(7–20天),而对于TC路径的延伸期预报能力更显薄弱。

近期,我院徐邦琪教授与其博士生钱伊恬,通过与美国地球物理流体动力实验室的科学家Dr. H. Murakami和Dr. B. Xiang,以及福建省气候中心游立军研究员的合作,建立了一套针对西北太平洋TC活动延伸期预报的混合动力−统计预报模型,该模型显著地将西北太平洋TC生成个数及轨迹分布概率的预报能力提高到25天。图1为预报流程图,该模型首先将西北太平洋TC进行客观聚类分析,并基于北半球夏季季节内振荡与各类TC活动之间的统计关系,将次季节尺度的热力和动力大尺度环境场作为预报因子,对不同类型的TC生成频数分别建立多元线性回归模型,再利用动力模式预报的大尺度场对TC个数进行预报。回报试验评估显示,该混合动力-统计预报模型可对西北太平洋TC生成总数的预报能力可达25天,明显优于统计预报模型和动力模式的预报技巧(图2)。该模型能进一步给出未来10−30天西北太平洋上TC的路径概率分布,为沿海地区的防灾减灾和决策制订等相关工作提供了有力支撑。

该模型目前已在福建气候中心业务应用,相关技术细节和技巧评估可参见发表于《Geophys. Res. Lett.》的学术论文:

Qian, Y., P.-C. Hsu*, H. Murakami, B. Xiang and L. You, 2020: A hybrid dynamical-statistical model for advancing subseasonal tropical cyclone prediction over the western North Pacific. Geophys. Res. Lett., 47, e2020GL090095. DOI: 10.1029/2020GL090095.

 

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图1 对TC生成个数和轨迹延伸期预报的混合动力-统计预报模型流程图总结。

 

图2 混合预报模型(左列),统计预报模型(中列)和动力预报模型(右列)预报的TC个数总数的预报技巧。利用(a,d,g)时间相关系数(TCC),(b,e,h)均方根误差(RMSE)和(c,f,i)AUC指数评估2003–2013年预报TC个数与观测结果的比较。红色和深蓝色柱状分别代表利用观测(提前0天)预报因子预报得到的类型1–类型7的总和以及直接预报所有TC(TCall)的结果,该结果是统计预报的上限。粉色和浅蓝色柱状分别代表预报得到的类型1–类型7的总和以及直接预报所有TC(TCall)的结果。