近海台风立体协同观测科学试验进展

国家重点研发计划项目“近海台风立体协同观测科学试验”(2018 YFC1506400)针对防台减灾国家需要和缺乏台风直接探测资料这一制约我国台风学科发展和业务预报能力提升的关键瓶颈而立项,经过3年(2018年12月至2021年12月)的研究,全面完成了项目的目标任务。采用目标观测指导外场观测—基于观测资料的诊断和理论分析—数值模拟及观测资料验证—观测研究成果业务应用的技术路线,首次对近年来我国自主研发的新设备高空无人机及平流层飞艇等开展了台风探测适应性改造,完成近海台风“地—海—空—天”多基平台立体协同观测方案设计,组织实施了16个近海目标台风的多基平台协同的外场观测试验,基于多源直接观测资料的分析对台风模式物理过程参数化方案进行了改进,并应用于国家级的台风业务模式,效果显著,实现台风业务模式的路径和强度预报精度提高5%、降水预报精度提高3%~5%的预期目标。构建的台风多平台观测体系及协同观测方案,将为我国近海台风直接观测的业务建设奠定基础,并有望实现由目前的“跟跑”向“并跑”和部分“领跑”迈进。

近海台风立体协同观测科学试验

缺乏足够的台风精细结构的直接观测资料,是当前制约我国台风学科发展和预报能力进一步提升的主要瓶颈。简要介绍了2019年初启动的国家重点研发计划项目"近海台风立体协同观测科学试验"的基本情况,首先围绕国家防台减灾需求说明项目的重要性和必要性,然后从物理机制和预报关键技术研制及改进出发,说明外场协同观测是当前台风学科发展的难点和前沿,接着从台风直接观测平台和设备、外场观测试验及台风模式物理过程参数化改进等方面阐述相关国内外研究进展,最后给出了项目的关键科学技术问题和主要研究内容。

台风目标观测研究进展回顾

台风目标观测对于弥补常规观测资料不足和提升台风数值预报技巧等具有重要意义。总结了2类理论方法的发展过程和优缺点:基于伴随的非线性方法能够较好地刻画非线性项的影响,而基于集合的方法在计算速度上更具有优势。同时回顾了一些能够代表当前气象观测水平的新装备和新技术在中国近海登陆台风外场观测试验中的应用,并从个例分析和统计分析两个角度总结了开展台风目标观测的有效性。通过总结发现,切线性近似、模式误差、度量范数和集合成员个数等都是影响台风目标观测的主要因素,它们可能会导致识别得到的台风敏感区之间存在一定差异,因此不能被忽略。未来应该更加关注台风强度目标观测的研究,在此基础上进一步推动非线性方法和数值模式的发展,并探索能够适合我国业务实际情况的台风目标观测实施方案。