2 0 0 5 年4 个登陆强台风的G R A P E S 模式预报检验分析 宋煜1 ( 1 大连市气象局，大连 叶成志2陈德辉3黄振1濮文耀1吴贤云2 1 1 6 0 0 0 ；2 湖南省气象台，长沙4 1 0 0 0 7 ；3 中国气象科学研究院，北京1 0 0 0 8 1 ) 提要 本文使用G R A P E S 模式产品和常规观测资料，分析检验了2 0 0 5 年4 个登陆强台风，得到 G R A P E S 模式对于台风移动路径、登陆时间、地点、强度以及降水等方面的预报能力的初步评价。 结果显示，G R A P E S 模式预报的台风路径2 4h 平均距离误差小于1 5 0k m ，4 8h 平均距离误差小于 2 0 0k m 。模式预报台风强度偏弱，原因在于模式的初始场对台风强度的描述远低于实况。强降水 分布预报相对较准确，但是存在大暴雨漏报现象。 关键词：G R A P E S 模式登陆台风移动路径预报检验 1引言 2 0 0 5 年登陆我国的台风个数多、强度强、影响严重。其中，台风“海棠”、“麦莎”、“泰利”和 “卡努”强度大、影响范围广、造成的损失最为严重。据统计，2 0 0 5 年台风共造成我国9 1 4 9 8 5 万人( 次) 受灾、死亡2 4 4 人、失踪5 7 人、直接经济损失7 5 7 亿元。 G R A P E S ( G l o b a l R e g i o n a lA s s i m i l a t i o na n dP r e d i c t i o nS y s t e m ) 全球区域同化预报系 统，是由中国气象科学研究院数值预报研究中心承担的“十五”国家科技攻关项目：“中国气 象数值预报技术创新研究”( 编号2 0 0 1 B A 7 0 6 B ) 项目。该模式在2 0 0 5 年汛期正式投入试运 行，对于国家和省地各级预报员制作天气预报起到较好的指导作用。模式充分吸收了国际 上数值预报模式最先进的科学研究成果，采用全可压原始方程组，模式静力平衡与非静力 平衡可以开关式置换运行，有限区域模式和全球区域模式通用；目前在国家气象中心业务 运行的最新版本的G R A P E S 有限区域模式水平分辨率为3 0k m ，垂直3 1 层，无台风B o g u s 同化，用到的资料主要为地面报、高空报、船舶报等，无卫星资料和雷达资料加入，参数化方 案包括：微物理三简类冰方案、K a i n - F r i t s c h 对流、D u d h i a 短波R R T M 长波辐射方案、s l a b 陆 面过程等。 、 本文使用G R A P E S 模式产品和常规观测资料，针对以上4 个台风的2 4h 、4 8h 的路径预 报，登陆的时间、地点、强度预报以及降水预报等方面进行对比检验分析。本文所用的台风登 陆实况来源于“2 0 0 5 年西北太平洋和南海热带气旋纪要表”和中央气象台发布的“热带气旋公 报”；实况雨量图是中央台发布的加密雨量站信息。 2 台风路径预报检验分析 2 1 “海棠”检验 模式预报的2 4h 路径与实况较一致，且0 8 时预报位置大多数接近实况甚至与实况位置 1 0 2 重合，只是在台风初始和结束阶段预报位置偏差稍大。除了初始和结束阶段，2 4h 路径预报 误差平均不到5 0k m 。 ， 图1“海棠”、“麦莎”、“泰利”、“卡努”台风路径预报与实况对比图 粗实线为0 8 时实况路径，细实线为2 4h 预报路径，断线为4 8h 预报路径 4 8h 路径预报比2 4h 准确性略有下降，落点预报平均偏差2 0 0k m ；路径预报误差平均 1 0 0k m 左右。另外4 8h 预报台湾岛的阻挡作用明显，预报台风绕过台湾岛移动，与实况出入 较大；台风减弱消失阶段预报走势好于2 4h 。 2 2 “麦莎”检验 2 4h 路径预报基本上与实况走势平行，8 月6 日以前预报路径始终偏北约1 0 0k m 左右； 台风登陆之后的转向预报不太准确；8 月7 日之后路径移动与实况平行，但始终偏西。落点预 报平均偏差1 8 0k m ，路径预报平均偏差1 5 0k m 左右。 4 8h 路径预报比2 4h 准确性略有下降，落点预报平均偏差接近2 7 0k m ；模式路径预报在 6 日之前走势与实况比较一致，在实况的偏东北方平行移动，平均偏差1 0 0k m 。与2 4h 预报 相似，登陆地点偏北，之后向西折过多，与实况出入较大；8 日之后转向东北移动，恢复与实况 平行走向，但路径之间的距离偏差超过2 0 0k m 。 2 3 “泰利”检验 2 4h 路径预报走势与实况路径平行，落点预报南北偏差不到2 0 0k m ；路径预报平均偏差 】0 3 1 0 0k m 左右。在台风结束阶段预报位置偏差稍大。 4 8h 路径预报比2 4h 准确性有所下降，落点预报平均偏差大于2 5 0k m ；路径预报平均偏 差2 0 0k m 左右。路径走势与实况大致平行；台风减弱消失阶段预报偏差较大。 2 4 “卡努”检验 2 4h 预报在台风生成和结束阶段偏差较大，其他阶段移动路径预报与实况几乎完全重 合，预报非常准确，路径预报平均偏差低于2 0k m ，落点预报平均误差1 0 0k m 。 4 8h 路径预报准确性有所下降，除生成和结束阶段外，预报平均偏差8 0k m 左右，落点预报误 差平均超过2 0 0k m 。移动走势与实况基本平行，位置偏南；在结束阶段预报移动速度偏慢明显。 3 台风登陆预报检验 3 1 登陆台湾岛的对比检验 “海棠”和“泰利”台风在它们的生命史中都有两次登陆过程，第一次都是在台湾岛登陆。 模式预报“海棠”台风在台湾岛登陆时，时间偏晚、地点偏北、强度明显偏弱；“泰利”台风预报是 擦着台湾岛北端移过，没有真正登陆，并且强度偏弱。很显然，模式对台湾岛的地形影响作用 处理得不好，阻挡作用过强。分析原因，我们寻找了模式的初始场，经对比发现，模式的初始场 对台风强度的描述远低于实况：7 月1 8 日0 8 时模式初始场海平面最低气压9 7 3 1h P a ， 1 0 0 0h P a 全风速为3 5 6m s ；而7 月1 8 日0 8 实况气压为9 3 0h P a ，最大风速5 5m s 。 模式初始场台风强度有误差，因而积分后的结果必然与实况不符，强度明显偏弱，同时使 得台湾岛的阻挡作用相对较强，进一步影响台风路径偏北，无法在陡峭的地形上登陆，或者使 台风登陆时间上偏晚，路径偏北。 3 2 登陆内陆地区的对比检验 “海棠”台风第二次是在福建省连江市黄崎登陆，模式预报“海棠”台风在福建沿海的登陆 与实况比较一致。2 4h 预报登陆时间略微提前，4 8h 预报准确；登陆地点略微偏南3 0 5 0k m ，台风强度接近实况，近中心最大风速几乎与实况完全一致。 “麦莎”台风有两次登陆过程，第一次是在浙江省玉环县干江镇沿海登陆。模式对“麦莎” 台风2 4h 、4 8h 登陆的时间描述基本准确，对登陆地点的描述略有偏差，对登陆时的强度描述 偏弱。另外，受引导气流影响一路北上，“麦莎”台风经渤海在大连地区第二次登陆。模式2 4h 预报登陆地点与实况偏差不到1 0 0k m ；登陆时间比实况大约晚近2 2h ；在登陆强度上也出现 偏差，中心气压比实况偏强7h P a ，近中心最大风速比实况偏大1 0m s 。 “泰利”台风第二次登陆是在福建莆田市平海镇登陆。模式对“泰利”台风登陆时间和登陆 地点描述很准确，对登陆时的强度描述略偏弱；4 8h 登陆地点预报准确性低于2 4h 。 “卡努”台风在浙江省台州市路桥区沿海登陆，模式对登陆地点预报非常准确，时间描述也 基本准确，对登陆强度描述偏弱；4 8h 登陆地点预报准确性低于2 4h 预报。 比较模式初始场发现，在“海棠”登陆预报中，模式初始场与实况比较相符，模式的准确预 报说明了模式对台风登陆的描述性能很好，预报可用性很高。而在其他台风登陆预报中，模式 初始场台风强度与实况有很大差别，如果修正模式初始场，模式预报出来的台风强度应该与实 况吻合很好。 1 0 4 4 台风降水检验 “海棠”台风登陆前后模式的降水强度和落区预报准确性较高，尤其是“海棠”登陆福建前 后的大暴雨区预报准确。模式能够描述出台风外围降水比台风中心附近强的特征，但存在暴 雨、大暴雨空漏报现象，漏报多于空报；台风南侧降水空报多，而台风北侧降水预报偏小。模式 2 4h 预报能力优于4 8h ，“海棠”登陆前后，4 8h 降水预报也有较高准确性，进入内陆后4 8h 降 水预报的准确性下降快于2 4h 。 “麦莎”台风2 4h 预报降水分布基本与实况相吻合，模式的台风降水预报可用性非常高。 不足之处是存在大暴雨空漏报现象，漏报多于空报；4 8h 模式预报比2 4h 预报准确性略有下 降，同样存在大暴雨空漏报现象，漏报多于空报。 模式对台风“泰利”降水范围预报比较准确，尤其是台风登陆福建沿海前后，模式成功地预 报了沿海地区暴雨和大暴雨，显示了较好的预报能力。进入内陆后模式对大降水预报能力下 降，2 4h 暴雨、大暴雨预报范围偏小，位置偏北，强度偏弱，4 8h 暴雨、大暴雨预报总体偏弱，偶 有偏强，位置偏北。2 4h 、4 8h 对皖南、湖北东部地区的暴雨预报相对较准确，对江西的暴雨、 大暴雨漏报更多；台风外围降水偏大。 “卡努”台风2 4h 模式预报降水范围和走势分布基本与实况相吻合，强降水分布预报很准 确，降水量级与实况比较一致，只有个别地区大暴雨漏报。4 8h 降水范围偏小，降水集中程度 大，强降水中心偏南，准确性比2 4h 略有下降，但预报性能仍然很好，降水预报参考价值很大。 5 总结与讨论 通过以上检验分析，可以看出： ( 1 ) G R A P E S 模式预报的台风路径2 4h 平均距离误差小于1 5 0k m ，4 8h 平均距离误差 小于2 0 0k m 。路径预报基本上与实况路径平行走势，可参考性很高。 ( 2 ) 模式预报台风在福建沿海的登陆与实况比较一致，登陆的时问、地点接近实际，预报 比较准确；台风登陆时的强度描述有些偏弱，原因在于模式的初始场对台风强度的描述远低 于实况。因此下一步工作中首先需要改造模式初值，使它能够基本反映台风的强度特征。模 式4 8h 登陆地点预报准确性略低于2 4h 预报。 ( 3 ) 台风登陆前后模式输出的降水强度和落区的准确性较高，模式预报降水范围和走势 分布基本与实况相吻合，可用性非常高。强降水分布预报相对较准确，但是存在大暴雨漏报现 象，漏报多于空报；4 8h 预报比2 4h 准确性略有下降。 ( 4 ) 不足之处在于模式对台风的生成和结束的描述稍差，在台风初始阶段和结束阶段预 报位置偏差较大，预报性能还有待于提高。台湾岛的阻挡作用明显，预报台风有从北端绕过台 湾岛移动的倾向，与实况出入较大，模式对台湾岛的特殊地形处理方面还有待于改进。模式预 报“麦莎”在辽东半岛的第二次登陆是加强而非减弱，说明模式对热带气旋在中纬度的发展与 移动的预报性能还有待于提高。另外，为了更好地了解G R A P E S 模式对台风的预报能力，后 续工作还要开展诊断分析和敏感性试验分析。 1 0 5