集合预报对台风“彩虹”(2015)强度的模拟
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摘要
(S1分会场)台风(TC)是最严重的自然灾害之一,它产生的狂风巨浪、风暴潮以及暴雨等都会对其所经过的地区造成严重的经济损失,甚至人员伤亡,尤其是登陆台风带来的强降水和大风。以2015年的台风彩虹(Mujigae 201522)为例:彩虹于10月4日14:10分前后在广东省湛江市沿海登陆,登陆时中心附近最大风速达50m/s,中心最低气压940hpa,是1949年以来10月在我国登陆的最强台风之一。"彩虹"带来部分地区超过400mm的降水和超过17级(67.2m/s)的阵风,并由外围螺旋雨带触发产生龙卷风。经统计,"彩虹"共造成19人死亡,直接经济损失上百亿,其中,广东经济损失最为严重。学者研究表明,模式对TC路径的预报能力在近十年来有了明显提高,如大西洋海域的4到5天TC路径预报平均误差减小了40%,而对强度的预报能力没有相应的提高。这是因为TC的强度不仅受大尺度环境的影响,还与中小尺度活动、各尺度间相互作用以及TC自身结构等因素有关。更好的预报TC的强度,有利于防灾减灾工作的进行。集合预报能比较全面的包含真实大气可能出现的情况,对极端事件有更高的预报能力,近十年来已经逐步投入TC预报的业务应用。集合预报的结果也可以用来分析预报量对各个因子的敏感性,再结合数据同化技术,可以提高系统整体的预报能力。本文分析欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)50个集合成员对彩虹的模拟情况,预报时间为2日12时到5日00时。结果表明,集合平均的路径和TC实际路径几乎相同,但是强度却明显小于实际,即使相比于ECMWF确定性预报,最大强度也小了7hpa左右。分析各个集合成员发现,部分成员在模式运行18h以后,台风的增强率变小,甚至出现强度变弱的转折。采用Sippel和Zhang在2008年使用的集合敏感性分析方法,计算所有成员预报的TC强度变化率和多个因子之间的相关性,找出导致18h前后模拟的增强率变化(多数变小)的原因。结果表明这种变化与初始强度的关系不大,主要是高层风速与水汽的影响。将分析出的因子通过资料同化的方法加入模拟中,改善集合对彩虹的强度预报。这也为提高集合预报对其他TC强度的模拟效果提供了参考和依据。
引文
1李丽云,张锦华,谌志刚.1522号强台风“彩虹”环流中的龙卷风过程分析.广东气象,2015 37(6):1-5.
2沈越婷,钱传海,李泽椿.热带气旋集合预报技术的应用情况简介.[J].Advances in Meteorological Science and Technology,2015 5(5):33-42.
3 C.H.Qian,F.Q.Zhang,B.W.Green.Probabilistic Evaluation of the Dynamics and Prediction of Supertyphoon Megi(2010)[J].Weather and Forecasting.Jul.2013.Vol.28,1562-1577.
4 F.Q.Zhang.Dynamics and Structure of Mesoscale Error Covariance of a Winter Cyclone Estimated through Short-Range Ensemble Forecasts[J],Monthly Weather Review.Oct.2005,Vol.133,2876-2895.
5 E.B.Munsell,F.Q.Zhang,D.P.Stern.Predictability and Dynamics of a Nonintensifying Tropical Storm:Erika(2009)[J].Journal of the Atmospheric Sciences.Aug 2013,Vol.70,2505-2524.
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