2019年度上海台风研究基金项目
新一代区域海-气-浪耦合台风预报系统
第41卷 第6期海 洋 学 报V o l .41,N o .62019年6月H a i y a n g Xu e b a o J u n e 2019雷小途,李永平,于润玲,等.新一代区域海-气-浪耦合台风预报系统[J ].海洋学报,2019,41(6):123 134,d o i :10.3969/j.i s s n .0253-4193.2019.06.012L e i X i a o t u ,L iY o n g p i n g ,Y uR u n l i n g ,e t a l .An e w g e n e r a t i o n o f r e g i o n a l a i r -s e a -w a v e c o u p l e d t y p h o o n p r e d i c t i o n s y s t e m [J ].H a i y-a n g X u e b a o ,2019,41(6):123 134,d o i :10.3969/j.i s s n .0253-4193.2019.06.012新一代区域海-气-浪耦合台风预报系统雷小途1,2,李永平1,于润玲1,李泓1,汤杰1,段自强1,郑运霞1,方平治1,赵兵科1,曾智华1,黄伟1,鲍旭炜1,喻自凤1,陈国民1,马雷鸣1,骆婧瑶1,张帅1,林立旻1(1.中国气象局上海台风研究所,上海200030;2.上海市气象局,上海200030)收稿日期:2019-01-23;修订日期:2019-05-15㊂基金项目:国家重点研发计划(2018Y F C 1506400);海洋国际合作项目(I P O V A I -04-05);国家973计划项目(2013C B 430305)㊂作者简介:雷小途(1968 ),男,江西省奉新县人,研究员,博士,从事台风理论及预报技术研究㊂E -m a i l :l e i x t @t y p h o o n .o r g.c n 摘要:依托国家重点基础研究(973)计划项目 上层海洋对台风的响应和调制机理研究 ,中国气象局上海台风研究所联合国家海洋局的相关单位,通过实施近海台风的外场观测科学试验㊁加强台风边界层(特别是海气相互作用)物理过程诊断分析及参数化方案等的研究,建立并改进了台风强度预报的海-气-浪耦合预报模式系统,并在此基础上发展了台风强度的集合预报技术,在历史典型台风个例和2016 2017年台汛期的业务化测试中表现出良好的预报性能㊂关键词:台风;强度预报;海-气-浪耦合中图分类号:P 457.8文献标志码:A文章编号:0253-4193(2019)06-0123-121 引言近年来,台风(西北太平洋热带气旋的俗称)路径预报误差显著减小[1],但其强度预报仍然进展缓慢,即便是台风强度的确定(简称定强)都仍存在较大的不确定性[2]㊂通常数值模式对强度较强的台风预报偏弱,而对较弱的台风预报偏强,至今数值模式对台风强度仍没有明显的业务预报能力[3]㊂究其原因,大尺度环境场的引导气流主导了台风的移动,引导气流较弱时下垫面(含海-气相互作用)及台风本体结构的作用才会显露出来(但因引导较弱故移速较慢因而误差不会太大),而大尺度环境场㊁下垫面及台风结构三者对台风强度的影响程度通常不分伯仲[4]㊂随着卫星等大气探测及数值预报技术的发展,目前数值模式对大尺度环境场的描述和预报已较为可靠,但对台风结构及下垫面(下边界层)物理过程,特别是海-气相互作用等的刻画因直接观测资料的匮乏而仍有待改进㊂自20世纪50年代美国在大西洋实施飞机穿越飓风(大西洋热带气旋的俗称)的观测一直延续至今㊂这项业务性观测,一方面提高了飓风的业务定强精度,另一方面通过所获直接观测资料的同化,改进了模式台风结构的有效刻画,进而可减少模式对飓风强度预报误差20%以上[5]㊂2010年,美国国家海洋和大气管理局(N a t i o n a lO c e a n i ca n dA t m o s ph e r i cA d -m i n i s t r a t i o n ,N O A A )启动了为期10年的飓风预报能力提升计划(H u r r i c a n eF o r e c a s t I m pr o v e m e n tP r o -gr a m ,H F I P ),主要通过飓风海-气边界层和高层流出层的观测㊁数值模式(含高分辨率模式㊁海-气耦合模式㊁集合预报)及其资料同化系统的研发和改进,将飓风预报的时效延长至7d ,飓风路径和强度预报性能提高50%,24h 的飓风强度快速变化检测概率(P r o b -a b i l i t y of D e t e c t i o n ,P O D )提高至90%(5天线性减少至不小于60%)㊁虚警率(F a l s eA l a r m R a t i o ,F A R )减小至10%(5天线性增长至不超过30%)[6-7]㊂美国众多高校和研究院所参加了H F I P计划,已取得显著进展,并提前1年达到计划的5年目标[8-10]㊂有鉴于此,中国气象局上海台风研究所,依托所主持的国家重点基础研发(973)计划项目 台风登陆前后异常变化及机理研究(2009C B421500) ,在原有台风业务(大气)模式(G R A P E S_T C M)的基础上,自2009年发展建立了海-气耦合的台风模式(G R A P E S_ T C M+E C O M),2004 2012年登陆我国的10个典型台风的批量对比试验结果表明:相对于大气模式,海-气耦合模式显著提高了24h和48h台风路径预报能力[11]㊂考虑到台风条件下的海-气相互作用的复杂性,加之我国长期 海面以上归气象㊁海面以下归海洋 的部门职责分割状况,客观上部分制约了我国台风条件下的海-气相互作用及其对台风强度影响的机理研究和预报能力的提升㊂为此,中国气象局上海台风研究所,自2013年与自然资源部第二海洋研究所(原国家海洋局第二海洋研究所)等单位联合开展国家重点研发计划等项目研究,旨在综合应用海上观测资料,研究台风海-气相互作用过程中大气和海洋边界层物理过程的特征,对现有初步建立起来的台风(大气)和海洋耦合模式进行改进和完善,在资料同化技术基础上融合各种观测资料并研制海-气耦合台风数值预报模式的大气初始化技术,开发台风强度集合预报方法,建立综合采用各种预报产品的台风强度变化的集合预报应用示范平台[12]㊂通过近5年的攻关研究,除在台风条件下的海-气相互作用及大气和海洋边界层物理过程特征观测研究方面取得较显著进展外,对台风数值模式的海-气耦合物理过程的改进有效提高了台风强度的预报性能㊂2新一代区域台风耦合模式系统的研发在国家重点基础研究发展计划(973计划) 台风登陆前后异常变化及机理研究(2009C B421500) 已初步建立起来的由G R A P E S_T C M中尺度台风模式和E C O M海洋环流模式构成的台风海-气耦合模式基础上,研制建立了一个由G R A P E S_T C M中尺度台风模式[13]㊁E C O M海洋环流模式[14]和W A V E W A T C H I I I (WW3)[15]海浪模式构成的新一代的区域中尺度台风耦合模式系统㊂该 耦合模式 基于O A S I S耦合器[16]实现台风(大气)㊁海洋环流㊁海浪模式三者间的信息交换㊂大气模式主要通过风应力向海浪模式输送动量通量,海浪模式通过波浪高度㊁波龄等参数改变海面粗糙度,从而反馈影响海-气界面的动量通量,同时大气模式通过风应力向海洋环流浪模式输送动量通量,从而改变海面温度和海流,海面温度的改变通过热量通量反馈影响大气,海流则通过波流相互作用影响波浪(图1)㊂图1新一代区域海-气-浪耦合的台风预报模式结构F i g.1S t r u c t u r a l f r a m e w o r ko f t h e n e w g e n e r a t i o n o f r e g i o n a la i r-s e a-w a v e c o u p l e d t y p h o o nm o d e l对0413号强台风 云娜 和1003号台风 灿都 等典型台风个例,进行了大量的模拟和预报试验,图2为耦合模式对 灿都 强度的模拟㊂结果表明:海洋环流模式可引起S S T明显下降,进而影响海-气热量通量,导致台风强度减弱;而海浪模式的引入主要引起海表粗糙度的变化,改变海-气动量通量的交换,进而影响台风的强度和结构[17]㊂分析发现:远海区域,海表降温使得台风强度减弱,而海浪使得台风强度增强,正负反馈互相影响;而近海区域,海浪对台风强度的增强作用较远海加大,但仍不及海表降温等海洋环流过程对台风强度的影响(图略)㊂分析还表明,气-浪耦合使台风加强,海-气耦合使台风减弱,海-气-浪耦合的结果接近海-气耦合㊂海浪的引入使台风强度变强,风速变大,风应力增大,使海水上翻引起的混合加强,导致海表降温更加明显㊂气-浪耦合加强海-气间热量交换[17],而海-气耦合减弱海-气间热量交换,海-气-浪耦合的结果取决于两者的平衡㊂海浪场的分布主要取决于风场的分布㊂另外,混合层深度的增加使海表降温减弱,但使深层海水降温增强,上层海洋热量耗散加强,有效波高增大[18]㊂3耦合模式物理过程参数化方案的改进利用典型台风个例,完成了对海-气-浪模式耦合421海洋学报41卷过程的合理性测试㊂在此基础上,我们充分利用上海台风研究所及973项目实施过程中获取的目标台风野外直接观测资料,对耦合模式大气边界层内海-气动量交换㊁海面水汽输送和海浪飞沫的感热与潜热输送等物理过程参数化适用算法等进行了改进和完善,并开展了耦合模式边界层高度参数化方案改进等研究(图3)㊂图2 新一代区域耦合模式对1003号灿都 台风强度的模拟F i g .2 S i m u l a t i o n o f t y p h o o nC h a n t h u s i n t e n s i t y b y t h e n e wr e g i o n a l c o u pl e dm o d el 图3 耦合模式组合试验中物理海洋要素的时间系列F i g .3 T i m e s e r i e s o f p h y s i c a l e l e m e n t s o f o c e a n f r o mt h e c o u p l e dm o d e lw i t h c o m b i n a t o r i a l e x pe r i m e n t s A S :海-气耦合;A S W :海-气-浪耦合;50和100分别为海洋混合层深度设置为50m 和100mA S :a i r -s e a c o u p l i n g ;A S W :a i r -s e a -w a v e c o u p l i n g ;50a n d 100r e p r e s e n t t h e d e p t h s o f o c e a n i cm i x e d l a y e r s e t t i n g s a s 50ma n d 100m ,r e s p e c t i v e l y3.1 海洋飞沫生成函数改进台风条件下海浪破碎产生的飞沫会在海-气界面处形成一个水滴蒸发层,直接影响海-气之间的动量㊁热量以及水汽交换,从而影响台风的结构与强度㊂海洋飞沫对台风的影响,渐成台风学科的研究热点之一,研究发现飞沫生成函数不仅是风速的函数,还与海浪状态,如海面粗糙度㊁白冠覆盖率㊁波龄等因素有关,而且不同沫滴半径的飞沫生成函数值相差可达数个量级[19]㊂A n d r e a s [20]根据少量的观测结果给出了大粒径段粒子通量的谱特征,认为在10μm 以上粒径段,粒子通量与粒径之间存在幂次律关系,并给出了不同粒径段对应的幂次律常数㊂G r yt h e 等[21]利用大量站点和船载平台等观测的海洋飞沫浓度资料,并结合拉格朗日粒子扩散模型(F L E X P A R T ),给出了海洋飞沫生成函数,该函数主要适用于小粒径的海洋飞5216期 雷小途等:新一代区域海-气-浪耦合台风预报系统沫,并不适用于大粒径粒子的飞沫生成㊂我们采用分粒径段对飞沫生成函数进行组合计算,即用G r y t h e 的方案计算小粒径(<10μm )的海洋飞沫生成量,用A n d r e a s 的方案计算大粒径段(>10μm )的海洋飞沫生成量,将二者组合形成一个新的海洋飞沫浓度的计算方案,该方案适用于0.01~200μm 粒径的海洋飞沫生成量计算[22]㊂对典型个例1409号台风威马逊 的数值试验表明,耦合模式中,海洋飞沫主要通过改变海表面粗糙度与热通量对台风的强度与结构产生影响;分粒径段组合方式的海洋飞沫生成函数,可改善海-气-浪耦合模式对台风强度变化过程的模拟(图4)㊂图4 海洋飞沫新方案在耦合模式对1409号台风 威马逊 强度与路径模拟中的应用(2014年7月16日00时-18日00时)F i g .4 A p p l i c a t i o n o f t h e n e ws c h e m e o fm a r i n e d r o p l e t i n t h e i n t e n s i t y a n d t r a c k s i m u l a t i o n o fN o .1409t y ph o o nR a m a s o n b y c o u p l e dm o d e l (J u l y 1600:00-1800:00,2014)3.2 海面拖曳系数计算方案改进在海洋飞沫生成函数改进及近海相关观测资料分析的基础上[23],形成一个新的适用于强风条件且依赖水深的海面拖曳系数C D 计算方案,并通过海洋环流模式的数值模拟,对比分析了台风条件下使用新的海面拖曳系数方案与模式原有G a r r a t t (1977)拖曳系数方案后上层海洋海温响应的差异(图5)㊂结果表明,在低风速情况下,考虑海洋飞沫因素的海面拖曳系数C D 与经典的G a r r a t t (1977)拖曳系数经验公式计算数值相近,在台风高风速情景下,考虑海洋飞沫因素后的C D 方案与经典的计算方案差别较大,表现出随风速增长而趋缓,约在最大风速为19m /s 附近达到饱和,它略小于以往研究结果㊂随着风速进一步增大,C D 数值逐渐减小,它主要与高风速条件下海洋飞沫层的形成减小海面粗糙度有关㊂对比数值模拟试验结果表明,模式采用考虑海洋飞沫作用后新的海面拖曳系数计算方案,减弱了大气对上层海洋的动力强迫,通过与南海浮标列阵的观测比较,表明采用新方案后模式能更好地反映台风条件下上层海洋的温度降温幅度㊁混合层加深幅度㊁温跃层强度减弱等621海洋学报 41卷上层海洋要素变化的观测特征[24]㊂该研究结果对于深入认识海-气动量交换过程的复杂性㊁优化台风海-气耦合模式的耦合方案具有参考意义㊂图51409号台风 威马逊 影响前后海温随深度的变化廓线F i g.5 P r o f i l e o f s e a s u r f a c e t e m p e r a t u r e c h a n g ew i t hd e p t hb e f o r e a n d a f t e r t y p h o o nR a m a s o nP a s s 实线-台风影响前浮标B4观测,虚线-台风影响后浮标B4观测,e x p1-C D老方案,e x p2-C D新方案s o l i d l i n e-t h e o b s e r v a t i o n d a t a o f b u o y B4b e f o r e t y p h o o n a f f e c t e d,d a s h e d l i n e-t h e d a t a o f B4b u t a f t e r t y p h o o n,e x p1-t h e e x p e r i m e n t b y u s i n g t h e o l d C D c a l c u l a t i o n s c h e m e,e x p2-b y u s i n g t h e n e w C D s c h e m e3.3耦合模式边界层高度参数化方案改进耦合模式边界层高度对边界层的湍流及海-气通量等有重要影响,动力和热力学角度均可刻画(定义)边界层高度㊂近年来,上海台风研究所基于考虑台风入流层物理特征并结合边界层普遍存在的卷涡特点,发展了适用于台风模式的边界层高度参数化的动力学新方案[25-26],并应用于耦合模式㊂图6给出的是新老方案计算的台风 莫拉克(0908号) 边界层高度及耦合模式使用新老方案对台风 莫拉克 (0908号)路径和强度模拟的影响㊂对比数值试验结果表明,新的边界层高度参数化方案与原方案的最大差异发生在陆地上和海上的强对流区域;新的边界层高度表征方案能改善耦合模式中不稳定能量的分布以及对流的发展,进而改进模式降水和台风强度的模拟㊂4耦合模式批量预报试验集成海洋飞沫生成函数㊁拖曳系数及边界层高度等新方案于海-气-浪耦合模式,针对典型台风个例进行了模拟性能测试㊂图7为对1601号 尼伯特 台风强度的模拟结果,可见海-气-浪耦合模式对 尼伯特 台风迅速增强的过程模拟较好(其中海浪的作用明显),而几乎所有的业务模式均未对 尼伯特 台风的突然增强过程有所反应(在突然增强阶段的强度预报的误差均超过20m/s),对1409号超强台风 威马逊 的模拟也有类似结果(图略)㊂表明新一代区域海-气-浪耦合模式对台风强度变化(包括快速增强台风)有一定的模拟能力㊂在此基础上,在2016年至2017年西北太平洋台风汛期,对海-气-浪耦合模式和海-气耦合模式进行了批量同样本的准业务预报对比试验㊂从台风强度预报误差看,海-气-浪耦合模式12~72h预报的台风近中心最大风速,比海-气耦合和非耦合模式预报效果都好,特别是对48~72h的预报改进更为明显(图8)㊂进一步对大量台风个例的后报和准业务预报结果分析表明,引入海洋模式可引起海表温度明显下降,进而影响海-气热通量,导致台风强度减弱;而引入海浪模式,能更加合理地描述台风条件下波浪引起的海面粗糙度和波浪破碎㊁海洋飞沫等物理因子和过7216期雷小途等:新一代区域海-气-浪耦合台风预报系统程,并主要通过改变海-气动量通量的交换,进而影响台风的强度和结构㊂此外,分析还发现对于强度偏强的台风,引入海浪的作用(海-气-浪耦合),可提高台风强度预报精度;而对于强度偏弱的台风,应用海-气耦合模式即可充分表征台风影响下海表降温的负效应进而获得较好的台风强度预报结果㊂耦合模式相比非耦合模式对台风路径的预报改进则很小(图略)㊂图6 新老方案计算的0908号台风 莫拉克 的边界层高度(a )及耦合模式使用新老方案对 莫拉克 台风路径(b )和强度(c)的模拟F i g .6 S i m u l a t e db o u n d a r y l a y e r h e i g h t (a ),t y p h o o n t r a c k (b )a n d t y p h o o n i n t e n s i t y (c )o fN o .0908M o r a k o t b yt h e n e wa n d o l d s c h e m e s o f c o u pl e dm o d e l 5 基于混合同化的台风强度集合预报同化和集合是当前提高数值模式预报能力的两项重要技术㊂E n K F -3D V A R 混合同化技术,具有将3D V A R 静态误差协方差与 随流型 (或称 流依赖 )的集合误差协方差相结合㊁能够产生与E n K F 相似的集合扰动成员和进行预报等优势,它近年来受到广泛重视㊂为此,我们引入并在对E n K F -3D V A R 混合同化技术进行业务测试的基础上,开发了台风的多源资料混合同化和集合预报系统(简称 台风集合同化预报系统 )[27-28]㊂系统采用冷启动的方式,背景场取自N C E P -G F S 全球模式,系统覆盖范围为西北太平洋0ʎ~50ʎN ㊁105ʎ~160ʎE ,水平274ˑ226格点,分辨率27k m ㊂垂直方向36层,模式层顶高度为20h P a ㊂台风模式初始化及预报的步骤为:(1)利用E n K F -3D V A R 混合同化系统同化常规及卫星等多源资料,对背景场进行更新得到分析场,在此过程中引入集合背景场提供的集合背景误差协方差,与G S I 原静态背景场误差协方差构成混合的背景场误差协方差矩阵,其包含随流型变化(f l o w -d e p e n d e n t )的特性;(2)利用E T K F 系统对集合背景扰动进行更新,得到分析扰动场;(3)将更新后的集合扰动与(1)中得到的分析场相叠加,得到新的分析场集合成员;(4)将分析场及分析集合作为初始场,同时考虑物理参数化方案的不确定性做21个成员的集合预报(图9)㊂该系统既能同化常规气象观测资料和卫星㊁雷达821海洋学报 41卷图7耦合模式(a)和业务模式(b)对 尼伯特(1601号) 台风强度的预报和模拟F i g.7 P r e d i c t i o n a n d s i m u l a t i o n o f s t r e n g t h f o rN o.1601t y p h o o nN e b e r t b y c o u p l e dm o d e l(a)a n do p e r a t i o n a lm o d e l(b)等非常规观测资料,有效提高台风初始场质量和预报性能(图10),还能同时提供台风的集合预报产品,并将台风强度的预报从传统的单一预报拓展到概率分布的预报,为台风防灾提供更丰富的预报信息(图11)㊂对2016 2017年台汛期的台风进行了实时准业务预报试验,集合同化系统共有20个集合成员和1个控制预报试验组成㊂试验期间,该系统每日08时和20时(北京时间)起报两次,同化常规㊁非常规㊁卫星辐射率㊁M S L P观测资料,并实时提供台风预报产品(图11),主要包括:台风路径㊁强度㊁大风㊁降水㊁形势场等的确定性预报和概率预报,并通过上海台风研究所的 台风海-气耦合预报应用示范平台 和 数值预报业务网站 实时提供业务预报使用㊂集合平均的台风强度预报性能与全球各主要业务模式(美㊁日㊁欧)的比较详见图10b,可见集合预报优于控制试验,且48h后效果更明显(优于或接近美日欧的预报)㊂分析发现,引入的 流依赖 混合同化技术,能改善模式初始台风涡旋的位置㊁初始台风内部的结构及其与大尺度环境场的协调性,因而对台风强度的预报改善有重要贡献㊂此外,还研发了基于最优集合插值(E n O I)方法的海洋环流模式初始场形成技术,主要利用大量数值模拟结果,结合应用项目在南海布设的海上浮标观测9216期雷小途等:新一代区域海-气-浪耦合台风预报系统图8新一代台风海-气-浪耦合模式对2016年至2017年西北太平洋台风强度(近中心最大风速)的预报误差F i g.8I n t e n s i t y f o r e c a s t e r r o r f o r t h e t y p h o o n s i n2016a n d2017i n t h e n o r t h w e s t e r nP a c i f i c b y t h e n e wa i r-s e a-w a v e c o u p l e dm o d e l资料,优化了台风条件下E n O I方法的膨胀系数表达方式㊂通过同化卫星海表温度遥感资料,有效提高了台风条件下海洋环流模式上层海洋海温初始场质量㊂6结语中国气象局上海台风研究所是我国唯一专门从事台风理论及预报方法研究的公益性专业机构,也是我国研发数值天气预报模式并投入业务应用最早的研究机构之一㊂早在20世纪70年代即发展了我国第一代基于正压涡度方程的台风数值预报业务模式,后历经三层㊁五层和包括湿过程的原始方程模式等阶段,至90年代建立了基于MM4的东海区域台风数值预报业务模式,20世纪初依托中国气象局自动研发的G R A P E S模式开发了新的区域台风预报业务模式(G R A P E S_T C M),极大地提高了我国台风路径数值业务预报能力㊂为改善模式对台风异常变化(特别是登陆前后)的预报,自2009年依托 台风登陆前后异常变化及机理研究 的973计划项目,发展了海-气耦合的台风模式(G R A P E S_T C M+E C O M),取得了明显进展㊂针对当前台风强度预报改进缓慢及防台减灾的国家需要,自2013年加强与海洋部门的联合,并依托合作研究的973计划项目 上层海洋对台风的响应和调制机理研究 ,继承和更新研发了新一代区域海-气-浪耦合的台风预报系统(G R A P E S_T C M+031海洋学报41卷图9 台风集合同化预报系统F i g .9 T y p h o o nf o r e c a s t s ys t e mi n e n s e m b l e a s s i m i l a t i o nm e t h od 图10 混合同化系统对1109号台风 梅花 同化对比试验中的同化分析增量(a ),2016-2017年台汛期混合同化系统强度预报性能对比(b)F i g .10 I n c r e m e n t o f a s s i m i l a t i o n a n a l y s i s i n t h e c o m p a r a t i v e e x p e r i m e n t f o rN o .1109t y p h o o nM u i f a i n t h e h yb r i d d a t a a s s i m i l a t i o n sc h e m e (a ),t h e c o m p a r i s o n o f t y p h o o n i n t e n s i t yp r ed i c t i o nb y t he h y b r i dd a t a a s s i m i l a t i o n s c h e m e d u r i n g th e f l o o d s e a s o n (b )黑方框:同化前背景场涡旋位置;黑色台风符号:同化后分析场涡旋位置(向东调整)B l a c k s q u a r e :v o r t e x p o s i t i o nb e f o r e a s s i m i l a t i o n ;b l a c k t y p h o o n s y m b o l :v e r t e x p o s i t i o n a f t e r a s s i m i l a t i o n (a d ju s t e a s t w a r d )E C O M +WW 3),并充分利用近年来我国实施近海及登陆台风外场科学试验的直接观测资料,加强台风边界层(特别是海-气相互作用)物理过程的诊断分析及模式参数化方案等的改进研究,并引入 流依赖 的混合同化技术,历史典型台风个例的模拟试验和2016年至2017年台汛期的业务化测试结果表明,新系统1316期 雷小途等:新一代区域海-气-浪耦合台风预报系统图11集合预报系统的台风概率预报产品F i g.11 P r o b a b i l i t yp r o d u c t s o f t y p h o o n f r o me n s e m b l e f o r e c a s t s y s t e m已表现出良好的台风强度预报性能㊂在此基础上发展的台风强度集合预报技术,不仅有效提高了模式的台风强度预报性能,而且还将台风强度等的预报从传统的单一预报拓展到概率分布的预报㊂台风是发生在热带洋面上的强烈天气现象,其发生发展和移动是海-气-浪相互作用的综合结果,本气象与海洋部门联合研究有效克服了我国长期以来 气象与海洋分治 对台风学科发展造成的不便和障碍,为进一步联合实施台风条件下的大气-海洋要素综合观测㊁资料充分共享及联合科学攻关与合作交流积累了经验㊂本研究所建立的新一代海-气-浪耦合的台风预报系统,虽已经过大样本的历史个例检验,但投入实时业务应用的时间仍不很长,其实际应用效果还有待231海洋学报41卷今后进一步的应用和检验㊂此外,该耦合模式物理过程参数化方案改进使用的直接观测资料仍十分有限,强台风条件下的大气㊁海洋㊁风浪和飞沫及远洋海域的观测资料仍十分匮乏,提高台风强度的数值预报能力仍任重而道远㊂实施业务化的台风海洋多源观测技术的综合协同观测㊁加强耦合模式及物理过程参数化等关键技术的交叉联合研究㊁发展大气-海洋资料一体化同化及集合预报方案等是当前国际提高台风强度与结构变化预报的学科前沿及发展趋势㊂参考文献:[1] 钱传海,端义宏,麻素红,等.我国台风业务现状及其关键技术[J ].气象科技进展,2012,2(5):36-43.Q i a nC h u a n h a i ,D u a nY i h o n g ,M a S u h o n g ,e t a l .T h e c u r r e n t s t a t u s a n d f u t u r e d 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r e g i o n a l a i r-s e a-w a v e c o u p l e d t y p h o o np r e d i c t i o n s y s t e mL e i X i a o t u1,2,L i Y o n g p i n g1,Y uR u n l i n g1,L iH o n g1,T a n g J i e1,D u a nZ i q i a n g1,Z h e n g Y u n x i a1,F a n g P i n g z h i1,Z h a oB i n g k e1,Z e n g Z h i h u a1,H u a n g W e i1,B a oX u w e i1,Y uZ i f e n g1,C h e nG u o m i n1,M aL e i m i n g1,L u o J i n g y a o1,Z h a n g S h u a i1,L i nL i m i n1(1.S h a n g h a iT y p h o o n I n s t i t u t e,C h i n a M e t e o r o l o g i c a lA d m i n i s t r a t i o n,S h a n g h a i200030,C h i n a;2.S h a n g h a i M e t e o r o l o g i c a l S e r v i c e,S h a n g h a i200030,C h i n a)A b s t r a c t:B a s e d o n t h eN a t i o n a l K e y B a s i cR e s e a r c h(973)p r o j e c t,t h e r e s p o n s e a n dm o d u l a t i o n o f t h e u p p e r o c e a n t o t y p h o o n,a n a i r-s e a-w a v e c o u p l i n g m o d e l s y s t e mf o r t y p h o o n i n t e n s i t yp r e d i c t i o nw a s e s t a b l i s h e db y S h a n g h a i T y p h o o nI n s t i t u t e o f t h eC h i n aM e t e o r o l o g i c a l A d m i n i s t r a t i o n c o o p e r a t i n g w i t h s o m e o f u n i t s b e l o n g t o t h eN a t i o n-a lO c e a n i cA d m i n i s t r a t i o n.T h i s s y s t e ms h o w s g o o d p e r f o r m a n c e f o r t h eh i s t o r i c a l t y p h o o nc a s e s s i m u l a t i o na n d p r e d i c t i o nd u r i n g t h e t y p h o o n s e a s o n s i n2016a n d2017.T h ek e y m e a s u r e s a n da c h i e v e m e n t s i n c l u d e t h e i m p l e-m e n t a t i o no f f i e l d o b s e r v a t i o n s c i e n t i f i c e x p e r i m e n t s o f t y p h o o no v e r t h e s e a a n d c o a s t a l a r e a,o b s e r v a t i o n a l s t u d y o f t h e a i r-s e a i n t e r a c t i o n a n d i m p r o v e m e n t o f t h e p a r a m e t e r i z a t i o n s c h e m e i n t h e b o u n d a r y l a y e r o fm o d e l.A l s o t h e e n s e m b l e p r e d i c t i o n t e c h n i q u e o f t y p h o o n i n t e n s i t y i s d e v e l o p e d o n t h i s b a s i s.K e y w o r d s:t y p h o o n;i n t e n s i t y p r e d i c t i o n;a i r-s e a-w a v e c o u p l i n g。
可能最大台风浪影响因子确定的试验研究
可能最大台风浪影响因子确定的试验研究
朱雪强;黄程鹏
【期刊名称】《浙江水利科技》
【年(卷),期】2016(044)004
【摘要】福岛核事故后,为了提高我国滨海核电厂的防洪安全水平,提出“利用合理场地高度实现防洪功能”的设计思路,采用水槽断面波浪物理模型试验的方法进行验证和确定可能最大台风浪影响因子.
【总页数】4页(P9-12)
【作者】朱雪强;黄程鹏
【作者单位】上海核工程研究设计院,上海 200233;上海核工程研究设计院,上海200233
【正文语种】中文
【中图分类】P731.2
【相关文献】
1.山核电三期工程厂坪前沿可能最大台风浪计算 [J], 谢亚力;黄菊卿
2.最大风速半径对台风浪计算效果的比较研究 [J], 房伟;陈国平;赵红军;严士常
3.滨海核电可能最大台风浪的推算 [J], 丁赟
4.基于WAVEWATCHIII模型的可能最大台风浪的推算 [J], 孔丛颖;孙运佳;侯堋
5.二项分布最大可能原理确定P的方法 [J], 何维英;刘晓俊
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上海市气象局海洋气象数值预报技术研究进展
上海市气象局海洋气象数值预报技术研究进展李永平;郑运霞;杨棋;于润玲;段自强;朱智慧【期刊名称】《气象科技进展》【年(卷),期】2017(7)6【摘要】为满足上海海洋区域中心海洋气象业务的需求,近十多年来中国气象局上海台风研究所和上海海洋气象预报台承担完成了多项国家、上海市和气象部门的海洋气象数值预报技术研究方面的科研课题,在海气相互作用物理过程观测研究方面揭示了台风和海雾边界层大气湍流能量输送一些新的事实,通过合理地表达海洋飞沫对于动量和热量输送作用和改进海面拖曳系数方案等手段,有效提高了海气耦合模式对于台风强度的模拟和预报能力.研发了全球和西北太平洋风浪数值预报系统,特别是发展了包括波流相互作用等复杂物理过程的近岸高分辨率海浪和风暴潮数值预报系统,还基于观测和数值模式波浪要素研发了浅滩效应指数、波浪陡度指数、涌浪占比指数和谐摇指数等船舶风险指数产品,使海洋气象预报服务更有针对性,并取得了很好的应用效果.【总页数】7页(P75-81)【作者】李永平;郑运霞;杨棋;于润玲;段自强;朱智慧【作者单位】中国气象局上海台风研究所,温州台风预报技术应用联合实验室,上海200030;中国气象局上海台风研究所,温州台风预报技术应用联合实验室,上海200030;上海海洋气象预报台,上海 200030;中国气象局上海台风研究所,温州台风预报技术应用联合实验室,上海 200030;中国气象局上海台风研究所,温州台风预报技术应用联合实验室,上海 200030;上海海洋气象预报台,上海 200030【正文语种】中文【相关文献】1.冲破灰霾看见蓝天——记中国气象局广州热带海洋气象研究所二级研究员吴兑[J], 高慧娟2.台风数值预报技术研究进展 [J], 马鹏辉;杨燕军;刘铁军3.定点海洋气象要素预报技术及自动化发布平台 [J], 宋晓姜;张彤4.深圳市气象局临近预报技术进展 [J], 陈元昭;兰红平;刘琨5.中国气象局广州热带海洋气象研究所 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种多元台风时间序列的相似性度量方法
，La1 ,Lo1}, {MD1，MV1 ,P 1 A(U ) {MD2，MV2 ,P2，La2 ,Lo2 }, {MD ，MV ,P ，La ,Lo } n n n n n
定义 2 要素依赖。对于台风的所有要素中任意两个要素
F1 ， F2 ，如果 F1 已知，则可以计算出 F2 ，则称 F2 依赖于 F1 ，
以上两篇文章中的方法均没有考虑台风的季节性特点根据本文的方法考虑季节相似与201117号相似的只有195526号和200917号与201323号台风相似的只有200713实验3多元台风时间序列相似性度量方法实用性验证选择200414号台风数据为参考数据编号为1本实验设置贡献率的阈值为90利用21节权重计算方法计算出移向移速的权值分别为0031509685
[1]
typhoon time series, this paper designed a method of similarity measure based on Principal
Component Analysis and weighted dynamic time warping distance. Through the experiment, this method can realize effective
Similarity measure method of multiple typhoon time series
Huang Dongmei1, Zheng Xia1, Zhao Danfeng1†, Wang Lilin2
(1. College of Information, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China; 2. East China Sea Forecast Center of State Oceanic Administration, Shanghai 200129, China) Abstract: The research on similarity measure of typhoon is significant to disaster prevention and auxiliary decision-making. At present, the similarity researches on typhoon mostly focus on the path. First, this paper combed the elements of similarity measure of typhoon and using multivariate time series to describe the typhoon due to the space-time and multi-factor characteristics of it. Second, it gave one method to measure and repair integrity and consistency of typhoon time series. Finally, in the view of unequal length of similarity measure of typhoon. Key Words: similarity measure; multiple time series; integrity ; consistency ; weight calculation ; dynamic time warping 据是一类特殊的关系数据，具有时间属性，因此这些方法不适 用于台风数据。海洋领域，文献[7-9]通过抽样方法来检验海洋 数据质量是否合格，并没有提出修复方法，目前，对海洋数据 质量评估与修复研究还很少，而海洋数据的质量高低直接影响 海洋预报等相关研究。因而，数据的广泛应用对数据质量的保 障提出了迫切需求。 国内外研究工作者对时间序列进行深入挖掘，针对不同研 究重点提出各种行之有效的相似性度量方法， 大致可分为两类， 一类是适合等长时间序列，主要包括模式距离、余弦距离和欧 式距离。模式距离[10]是表示两个序列趋势的差异程度，物理概 念明确，划分合理，但表示方法粗糙，结论不够精确；基于夹 Agrawal 等 角余弦距离[11]计算简单， 但匹配序列长度必须相同； 人[12]提出的欧式距离 （ED） ， 计算简单， 时间复杂度是线性的， 应用较多，但只适用于等长的时间序列的相似性度量。另一类
2019年9号台风“利奇马”倒槽暴雨过程初步诊断分析
Journal of Agricultural Catastropholgy 2020，Vol 10，No 9:78-82，85基金项目 江苏省气象局预报员专项“江苏汛期极端降水和气温的关系研究”（JSYBY201907）；宿迁市科技支撑计划项目（S201607）共同资助。
作者简介 丁晓敏（1991–），女，江苏宿迁人，助理工程师，主要从事中短期以及短时预报。
收稿日期 2020–10–22Preliminary Diagnostic Analysis of Rainstorm Process in the Inverted Trough of No.9 Typhoon “Lekima” in 2019DING Xiao-min et al (Suqian Meteorological Bureau, Suqian, Jiangsu 223800)Abstract Based on the conventional ground observation data and FNL reanalysis data (resolution: 0.25°×0.25°), the large-scale rainstorm process in Suqian City during August 10-11, 2019 was diagnosed and analyzed in terms of circulation background, water vapor transport, dynamic and thermal conditions, and cold air intrusion. The results show that the heavy rainstorm was caused by the combination of typhoon trough and cold air. The southwest monsoon warm and wet air flow on the southwest side of Typhoon "Lekima" and the double water vapor channel of southeast wind flow on the south side of the subtropical high transported abundant water vapor and unstable energy for the rainstorm process of the typhoon inverted trough. The important mechanism of the rainstorm is that the intrusion of cold air enhances the baroclinic and vertical wind shear of the peripheral circulation, which leads to the release of convective instability energy and latent heat energy.Key words The inverted trough of typhoon; Cold air; Rainstorm; Diagnostic analysis; Moist potential vorticity２０１９年９号台风“利奇马”倒槽暴雨过程初步诊断分析丁晓敏1，邵禹晨1，程 昕1，颜雅琼1，唐 舟1，秦亚兰21.宿迁市气象局，江苏宿迁 223800；2.海宁市气象局，浙江海宁 314400摘要 利用地面常规观测资料和FNL再分析资料（分辨率0.25°×0.25°），从环流背景、水汽输送、动力条件、热力条件及冷空气侵入作用等方面，对宿迁市2019年8月10—11日大范围大暴雨过程进行诊断分析。
出席台风委员会防灾减灾工作组第14次会议总结
出席台风委员会防灾减灾工作组第14次会议总结雷小途（上海市气象局，上海200030）1概况联合国亚太经社会（U NESCAP）/世界气象组织（WMO）台风委员会防灾减灾工作组（WGDRR）第14次会议及咨询工作组（AWG）会议于2019年6月18-21日在韩国蔚山举行。
WGDRR中国联络人王亚伟（中国气象局减灾司）和AWG成员雷小途（气象工作组（WGM）组长）应邀参加了会议。
雷小途参加了WGDRR及AWG的会议，期间还与参会的WMO区域专业气象中心（RSMC）日本东京台风中心（RSMC-Tokyo）专家Yohko Igarashi （五十嵐陽子）就于2019年10月7—9日在日本东京召开的气象工作组（WGM）第2次会议日程进行了讨论。
台风委员会防灾减灾工作组（WGDRR）自成立之初每年召开一次工作会议，至2019年已是第14次。
会议一直由韩国国家灾害管理研究所（NDMI）承办,WGDRR的组长即来自该研究所。
会议时间一般安排在5、6月份，会议均在韩国（首尔、蔚山）举办。
NDMI研究所每年均向韩国政府申请专项资金，资助所有会员的防灾减灾工作组联络人（Focal point）和WGDRR年度优先工作项目（AOP）负责人赴韩参加会议，并承担其往返机票及住宿费用。
近年来，由于会议还同时邀请咨询工作组（AWG）成员参会，于是AWG工作组每年都会在WGDRR工作组会议期间召开一次AWG的工作会议，所需经费也均由NDMI承担。
来自台风委员会会员（除柬埔寨、朝鲜、菲律宾和新加坡外）的WGDRR 联络人、AWG成员（气象工作组组长、水文工作组组长.RSMC-东京台风中心、ESCAP和WM0代表、台风委员会秘书处（TCS））及NDMI研究所的专家等30余位代表出席了会议，韩国灾害管理办公室代理副部长和蔚山市副市长等出席了开幕式并致辞。
会议主要回顾了各会员2019年防灾减灾工作情况和各AOP项目执行进展，讨论了2020年的AOP项目计划。
2019年度上海市自然科学一等奖
2019年度上海市自然科学一等奖随着科技的不断进步和人类对自然科学的深入探索，上海市自然科学一等奖成为了评选科学研究成果的最高荣誉之一。
回顾过去的一年，我们目睹了许多卓越的科学成就，这些成就为上海市的科技创新和社会进步做出了重要贡献。
首先，2019年度上海市自然科学一等奖的获奖项目是在各个领域都取得突破的代表。
在医学领域，一等奖项目《基因编辑技术在遗传疾病治疗中的应用研究》通过对CRISPR/Cas9技术的应用和临床实践，为遗传疾病的治疗提供了新的思路和方法。
这项研究的成果不仅在上海市范围内具有重要意义，也在全国范围内受到了广泛关注。
其次，2019年度上海市自然科学一等奖的获奖项目在推动科技创新和产业发展方面发挥了重要作用。
在信息技术领域，一等奖项目《人工智能和大数据在金融领域的应用研究》通过对人工智能和大数据技术在金融行业中的应用进行系统研究和实践，为金融行业提供了多种创新方法和解决方案。
这项研究的成果不仅提升了上海市金融业的竞争力，也促进了金融科技的广泛应用。
此外，2019年度上海市自然科学一等奖的获奖项目还涵盖了其他各个学科领域的突破性研究。
例如，在材料科学领域，一等奖项目《新型功能材料的合成与应用研究》通过对新型材料的合成方法和性能优化进行探索，为材料科学领域的发展提供了新的思路和解决方案。
这项研究的成果有望在能源、环境、电子等领域产生广泛的应用和影响。
通过对2019年度上海市自然科学一等奖获奖项目的介绍，我们不仅可以看到上海市在科技创新方面的强大实力，也感受到了科学研究与社会进步的紧密关联。
上海市自然科学一等奖的颁发，既是对科学家们努力付出的肯定，也是对他们科学成果的高度认可。
这些成果不仅推动了上海市的科技创新和产业发展，也为全社会提供了更多的福祉和发展机遇。
展望未来，我们有信心在自然科学领域取得更加出色的成就。
上海市将继续鼓励和支持科学家们进行前沿研究和技术创新，为上海市的科技创新和社会进步做出更大贡献。
台风特别试验第三次技术会议在上海召开
台风特别试验第三次技术会议在上海召开
张苏平
【期刊名称】《山东气象》
【年(卷),期】1993(000)004
【摘要】1 概况台风特别试验第三次技术会议(ESCAP/WMO TYPHOON COMMITTEE THIRD TECHNICAL CON F ERENCE ON SPECTRUM)于1993年10月25至29日在上海市气象局召开。
中国正式代表39名,来自北京、上海、天津及沿海各省。
我省有正式代表一名。
外方代表14名,来自亚洲6个国家和地区:香港、日本、泰国、马来西亚、韩国和越南。
还有世界气象组
【总页数】2页(P57-58)
【作者】张苏平
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】P4
【相关文献】
1.《民船电子设备环境试验方法》部标准编制工作第三次会议在上海召开 [J], 王喜臣
2.首届全国涂料科学与技术会议在上海召开 [J],
3.国际风能技术会议隆重召开——贝加莱应邀参加2009上海第二工业大学风电技术国际研讨会 [J],
4.2007年上海压铸成形技术会议召开 [J],
5.第五届国际家兔生物技术会议将于2013年6月7-8日在上海召开! [J],
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年度上海台风研究基金项目
申报指南
上海台风研究基金项目由上海市气象局设立，依托中国气象局上海台风研究所管理。
项目面向大气科学学科前沿，围绕国家和地方气象防灾减灾重大需求，用于资助台风、海洋气象、数值天气预报及其它与华东区域气象业务相关领域的应用基础理论和应用技术研究。
欢迎境内外相关领域的科研与业务人员积极申请。
一、资助方向
（一）重点学科领域
领域：台风
.台风观测及资料应用技术
.台风路径和强度结构变化及其机理
.台风边界层及云水微物理等物理过程及参数化
.台风预报预测及检验技术
.台风工程减灾、灾害风险预警和防灾效益评估技术
领域：区域数值天气预报
.卫星和雷达资料同化理论和技术
.适合高分辨率模式的物理过程
.中尺度区域模式集合预报技术
.基于观测的数值预报产品释用技术
领域：海洋气象
.台风条件下海气相互作用过程
.海上大风大雾过程和预报技术
.中尺度台风海气耦合模式的物理过程
.海洋观测资料同化方法
领域：其他
.边界层内污染天气的物理化学过程及其相互作用.大气污染的气候预测方法和技术
. 污染天气实况分析业务技术
.主要气象灾害对典型生态系统影响评估
（二）业务亟需领域
.台风预报技术研发和应用
.海洋气象应用技术
.数值预报应用技术
.台风与海洋气象大数据应用
.对流系统发生、发展机理及预报技术
.人工智能技术在气象观测、预报预警中的应用（三）区域协同发展领域
.华东区域台风预报技术
.华东区域高分辨率模式集合预报技术
.华东区域模式解释应用技术
.华东空中云水资源监测评估
.长三角区域环境气象动力统计预报技术
.长三角复合大气污染机制
.沿海特大城市气象环境灾害综合风险分析与防范技术
.观测站网布局评估检验技术
（四）博士后专项
该类项目用于资助上海台风研究所在站博士后，资助方向同“重点学科领域”。
二、项目类型
. 重点学科领域：资助对象是境内外科研业务人员，平均资助强度万;
. 业务亟需领域：根据《上海市气象局研究型业务试点实施方案》组织实施，平均资助强度万;
. 区域协同发展领域：平均资助强度万;
. 博士后专项：资助上海台风研究所在站博士后，平均资助强度万。
三、申报要求
. 台风基金项目指南相关领域的科研业务技术人员均可提出申请，在读全日制学生除外。
. 申请人同期只能主持一项台风基金项目。
每项台风基金项目需与台风所的固定科研人员合作，并指定其作为项目合作
者。
四、申请和受理程序
.申请人根据以上资助方向填写《上海台风研究基金项目申请书》一式四份，经所在单位主管部门签署意见并加盖公章后，于年月日前寄交上海台风研究基金项目管理办公室（通讯地址附后），并将电子版发送至联系人。
.项目申请经台风基金管理办公室组织专家评审，并经上海市气象局审批后，确定资助项目及资助经费额度，评审意见将及时通知申请者。
.申请者根据申请书和评审意见填写《上海台风研究基金项目任务书》后正式立项。
五、联系方式
通信地址：上海市徐汇区蒲西路号
中国气象局上海台风研究所
邮编：
联系人：董亭
联系电话：
电子邮件：
附件:上海台风研究基金项目管理办法
附件:上海台风研究基金项目经费管理办法
附件:上海台风研究基金项目申请表
上海台风研究基金项目管理办公室
年月日。