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2016年GRAPES_TYM改进及对台风预报影响

麻素红 张进 沈学顺 王玉清

麻素红, 张进, 沈学顺, 等. 2016年GRAPES_TYM改进及对台风预报影响. 应用气象学报, 2018, 29(3): 257-269. DOI: 10.11898/1001-7313.20180301..
引用本文: 麻素红, 张进, 沈学顺, 等. 2016年GRAPES_TYM改进及对台风预报影响. 应用气象学报, 2018, 29(3): 257-269. DOI: 10.11898/1001-7313.20180301.
Ma Suhong, Zhang Jin, Shen Xueshun, et al. The upgrade of GRAPE_TYM in 2016 and its impacts on tropical cyclone prediction. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(3): 257-269. DOI:  10.11898/1001-7313.20180301.
Citation: Ma Suhong, Zhang Jin, Shen Xueshun, et al. The upgrade of GRAPE_TYM in 2016 and its impacts on tropical cyclone prediction. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(3): 257-269. DOI:  10.11898/1001-7313.20180301.

2016年GRAPES_TYM改进及对台风预报影响

DOI: 10.11898/1001-7313.20180301
资助项目: 

公益性行业(气象)科研专项 GYHY201406006

详细信息
    通信作者:

    麻素红, E-mail:mash@cma.gov.cn

The Upgrade of GRAPE_TYM in 2016 and Its Impacts on Tropical Cyclone Prediction

  • 摘要: 为了进一步提高国家气象中心区域模式台风数值预报系统(GRAPES_TYM)的预报能力,2016年对模式参考大气廓线以及涡旋初始化方案进行了改进:由模式初始场水平方向平均的一维参考大气代替原来的等温大气,涡旋初始化方案取消了原涡旋重定位并将涡旋强度调整半径由原来的12°减小到4°。对2014—2016年的生命史超过3 d的所有台风进行了回算,路径及近地面最大风速统计误差分析表明:参考大气的改进可以减小模式对台风预报路径预报的系统北偏和平均路径误差,尤其是140°E以东的转向台风。涡旋初始化方案中强度调整半径的减小会进一步减小模式预报路径的北偏趋势,从而进一步减小平均误差。同业务系统预报结果相比,改进后的GRAPES_TYM(包括参考大气和涡旋初始化)可以使平均路径误差分别减小10%(24 h),12%(48 h),16%(72 h),14%(96 h)以及15%(120 h)。同美国NCEP全球模式路径预报相比,GRAPES_TYM在西行、西北行登陆我国的台风路径预报有一定优势。
  • 图  1  2015年10月14日12:00采用不同参考大气的位温θ和气压Π的平均扰动量垂直分布(平均扰动量为22°N,90°~170°E平均)(a)平均位温扰动,(b)Exner气压扰动

    Fig. 1  Vertical profile of mean perturbation of potential temperature and Exner pressure based on isothermal atmosphere and initial state mean reference profiles at 1200 UTC 14 Oct 2015(the mean perturbation is averaged between 90°-170°E at 22°N)(a)perturbation of potential temperature, (b)perturbation of Exner pressure

    图  2  过台风中心不同强度调整半径平均海平面气压增量经向剖面

    Fig. 2  Cross-section of surface level pressure increment from different radius of intensity modification along tropical cyclone (TC) center

    图  3  平均路径误差(a)、移向偏差(b)及相对技巧(c)

    (TYM:业务模式;TYM_REF:参考大气改进;REF_VTX:基于参考大气改进的涡旋初始化改进)

    Fig. 3  Mean track error(a), bias of cross-track(b) and skill(c)

    (TYM:operational model; TYM_REF:upgrade of reference profile; REF_VTX:update of vortex initialization based on the upgrade of atmospheric reference profile)

    图  4  预报路径误差分布区域

    (a)GRAPES_TYM业务预报的48 h路径误差,(b)GRAPES_TYM业务预报的120 h路径误差,(c)参考大气改进后的48 h路径误差,(d)参考大气改进后的120 h路径误差,(e)涡旋初始化改进后的48 h路径误差,(f)涡旋初始化改进后的120 h路径误差

    Fig. 4  Distributions of track errors

    (a)48 h tracks of operational model, (b)120 h tracks of operational model, (c)48 h tracks of initial condition mean reference profile upgrade, (d)120 h tracks of initial condition mean reference profile upgrade, (e)48 h tracks of the vortex initialization upgrade, (f)48 h tracks of the vortex initialization upgrade

    图  5  近地面最大风速预报误差及偏差

    (a)平均误差,(b)偏差,(c)预报技巧

    Fig. 5  Mean error and bias of maximum wind speed at 10 m

    (a)mean error, (b)bias, (c)relative skill

    图  6  台风蔷琵(1525)预报路径

    (黑色为最佳路径,路径上的标注为日期,13表示13日00:00, 其他颜色为不同初始时刻的预报路径,预报间隔为12 h即00:00和12:00) (a)业务模式,(b)参考大气改进的预报路径,(c)基于参考大气改进的涡旋初始化改进预报路径

    Fig. 6  Forecast tracks of Typhoon Champi(2015)

    (black: best track; colors: forecast tracks with different initial time with interval of 12 h, i.e., 0000 UTC and 1200 UTC) (a)operational model, (b)upgrade of initial condition mean profile, (c)upgrade of vortex initialization based on upgraded reference profile

    图  7  平均路径误差(a)和移向偏差(b)

    Fig. 7  Mean track error(a) and bias of cross-track error(b)

    图  8  台风蔷琵(1525)10 m风速

    (黑色为最佳路径,其他颜色为不同初始时刻的预报路径,预报间隔为12 h,即00:00和12:00) (a)业务模式,(b)参考大气改进后的预报路径,(c)基于参考大气改进的涡旋初始化改进的预报路径

    Fig. 8  Maximum 10 m wind of Typhoon Champi (1525)

    (black:best track; colors:forecast tracks with different initial time with interval of 12 h, i.e., 0000 UTC and 1200 UTC) (a)operational model, (b)upgrade of initial condition mean profile, (c)upgrade of vortex initialization based on upgraded reference profile

    图  9  近地面最大风速平均误差(a)和偏差(b)

    Fig. 9  Mean error(a) and bias(b) of maximum wind speed at 10 m

    图  10  平均路径误差(a)和平均最大风速误差(b)

    Fig. 10  Mean track errors(a) and maximum wind speed errors(b)

    图  11  模式预报路径误差分布

    (a)72 h NCEP-GFS预报路径,(b)72 h GRAPES_TYM预报路径,(c)120 h NCEP-GFS预报路径,(d)120 h GRAPES_TYM预报路径

    Fig. 11  Distribution of TC track errors

    (a)72 h forecast tracks of NCEP-GFS, (b)72 h forecast tracks of GRAPES_TYM, (c)120 h forecast track of NCEP-GFS, (d)120 h forecast tracks of GRAPES_TYM

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-07-31
  • 修回日期:  2018-02-26
  • 刊出日期:  2018-05-31

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