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基于不同Bogus方案的热带气旋路径集合预报

郭军军  沈震宇  李艳春  
【摘要】:我国是受热带气旋影响最严重的国家之一,提高热带气旋预报准确性对于防灾减灾尤为重要。Lorenz指出大气是一个混沌系统,这种混沌特性会使得从两个差异很小的初始状态起步的模式预报,随积分时间的增长,两者的差异越来越大,最后可能会导致完全不同的结果。而集合预报是处理初始误差影响预报结果的有效方法,在中期天气数值预报中已得到成功运用,但对于热带气旋集合预报而言还是一个需要加强研究的领域。目前,由于观测站网的水平分辨率较低且洋面上的资料少,客观分析不能描述数值天气预报模式所需要的热带气旋初始结构。为此,人为的在初始场中加入一个能够基本反映台风结构的人造台风涡旋。本文采取了传统和非传统两类台风涡旋构造方法,在传统构造中,本文构造了三种Bogus方案,消除分析台风采取了GFDL滤波法和MM5运动分解法的方法,而加入人造台风采取加入对称蓝金涡旋和非对称涡旋。在非传统构造中,通过四维变分同化的方法,构造了两种Bogus方案,一种是从NCEP资料和台风报文资料出发,使用Fujita提出的公式来确定热带气旋涡旋的海平面气压P,采用Chan和William年提出的切向风廓线方案来构造水平风场V,然后同化P和V。另一种能是从NCEP的资料、台风报文和云迹风资料出发,热带气旋涡旋的海平面气压P确定同前一种Bogus方案,与前一种不同之处在于风场的构造,在这个方案中,500hPa以下的风场通过梯度风关系得到,500hPa以上的风场我们使用云迹风资料得到,然后同化P和V,最后得到最优初始场。本文从不同Bogus方案出发,通过扰动热带气旋初始结构,构造集合成员,用PSU/NCAR的MM5模式及其伴随模式对热带气旋进行路径集合预报试验。试验结果表明:文中采用的扰动方法得出的预报路径具有一定的离散度,并且实况的移向和移速基本包含其中在集合预报成员中;热带气旋模拟路径对热带气旋初始结构较敏感,文中扰动方法能够对热带气旋的要素场和位置进行合理扰动;集合平均要优于控制预报,且在48小时模拟中每种集合平均的路径误差不超过150公里。

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