全球数值模式中的台风初始化Ⅰ： 方案设计

由于缺少大量有效的观测资料,台风初始化对数值天气预报业务模式而言,仍然是一个悬而未决的难题。中国国家气象中心自从1996年将台风数值预报系统投入业务运行以来,一直使用经验的人造bogus涡旋台风初始化技术。实际上,不同时期的台风有着不同的环流结构,即使同一个台风在不同的生命期也具有不同的结构特征,而这些结构特征的差异并不能依靠现有的bogus涡旋技术体现出来,这种主观方法的统一性与台风在时空上的差异性形成了强烈的反差。最近,基于国家气象中心全球资料分析同化-预报循环系统,设计和发展了一套新的台风初始化业务方案,它主要由初始涡旋形成、涡旋重定位和涡旋调整3部分过程组成。相比于业务中使用的人造bogus涡旋台风初始化方案,新方案在很大程度上减少了人为因素对台风涡旋结构的影响,而更多地是依靠数值模式自身的动力和物理过程来协调约束产生三维空间的涡旋结构。应用新方案,文中对生成于西北太平洋的2006年0605号台风格美(Kaemi)进行了数值试验,初步分析表明,新方案在实现台风涡旋环流结构的初始化方面效果较好,同时,对台风格美多个时次的预报结果也显示,相比于业务使用的bogus方案而言,新方案对台风路径平均预报误差有了大幅度的降低。

全球数值模式中的台风初始化Ⅱ： 业务应用

中国国家气象中心基于全球数值模式、采用人造bogus涡旋初始化方案建立起来的台风数值预报业务系统是独立于全球资料分析同化—预报循环过程来运行的。实际上,台风涡旋是全球数值预报中一个重要的、密不可分的中尺度系统,台风的正确描述会对周围的大尺度形势预报产生积极正面的影响,而这种影响反过来也会反馈到大尺度环流对台风移向移速的变化上,陈旧的台风初始化方案和不合理的台风数值预报业务系统流程已经严重阻碍了中国台风数值预报业务水平的进一步发展。最近,中国国家气象中心利用新开发的台风初始化方案、基于全球数值模式建立了新一代的台风数值预报业务系统,相比于旧系统而言,新系统巧妙地将台风初始化过程与全球资料分析同化—预报循环系统融合在了一起,这使得改进目前台风路径数值预报效果成为可能。应用新的台风数值预报系统,文中对2006年生成于西北太平洋23个不同类型的台风进行了连续数值试验,统计分析表明,新系统在改进台风路径预报效果上有了不俗的表现,相比于业务使用的人造bogus涡旋方案而言,120 h预报时效内的平均路径误差有了十几公里到上百公里的下降。该系统在2007年台风季节投入了实时试验运行,并取得了令人惊喜的预报效果。