臺(tái)風(fēng)路徑的診斷分析和預(yù)報(bào) 臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度
導(dǎo)語(yǔ):臺(tái)風(fēng)路徑的預(yù)報(bào)仍然存在一定的不確定性,,這主要是因?yàn)榕_(tái)風(fēng)受到多種因素的影響,如海洋環(huán)境,、大氣環(huán)流,、地形等,,因此,在預(yù)報(bào)過程中,,氣象學(xué)家們需要綜合考慮各種因素,,不斷修正和更新預(yù)報(bào)結(jié)果,同時(shí),,他們還需要與相關(guān)部門保持密切溝通,,及時(shí)提供預(yù)警信息,,以便公眾能夠做好防范措施,,下面就一起去看看臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度吧!
臺(tái)風(fēng)路徑的診斷分析和預(yù)報(bào)?
臺(tái)風(fēng)
通過一定的分析方法,,將影響臺(tái)風(fēng)運(yùn)動(dòng)的因素顯示出來(lái),,用以定性判斷臺(tái)風(fēng)未來(lái)移動(dòng)的趨勢(shì),稱為臺(tái)風(fēng)路徑的診斷分析和預(yù)報(bào),。從60年代以來(lái),,我國(guó)不少臺(tái)站開展了臺(tái)風(fēng)路徑的診斷研究。尤其在最近十年以來(lái),,由于衛(wèi)星氣象和雷達(dá)氣象的發(fā)展,,從而豐富了診斷分析的工具和方法。
目前對(duì)于一次臺(tái)風(fēng)路徑的診斷,,經(jīng)常需要多種工具相互結(jié)合,,進(jìn)行綜合分析。我國(guó)沿海各級(jí)臺(tái)站對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑的診斷都積有豐富的經(jīng)驗(yàn),,這也是發(fā)展客觀預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)之一,。診斷分析在臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)上有獨(dú)到之處,例如云圖診斷,,能直觀地顯示出臺(tái)風(fēng)的實(shí)際范圍,、發(fā)展趨勢(shì)、云系結(jié)構(gòu)以及臺(tái)風(fēng)周圍系統(tǒng)的勢(shì)力和范圍,。這些因子在路徑預(yù)報(bào)中都是很重要的,,這在記錄稀少的低緯洋面上,各種客觀預(yù)報(bào)的初始場(chǎng),,卻難以獲得這類信息,。另外,診斷分析操作起來(lái)簡(jiǎn)便迅速,便于推廣,,并在實(shí)際工作中常常很有參考價(jià)值,。目前,臺(tái)風(fēng)路徑診斷分析的內(nèi)容很廣泛,,主要可分為四類,,即氣象場(chǎng)診斷、衛(wèi)星云圖診斷,、雷達(dá)回波診斷和綜合診斷,。氣象場(chǎng)診斷是用氣象要素場(chǎng)中與臺(tái)風(fēng)移動(dòng)有關(guān)的因素,來(lái)判斷臺(tái)風(fēng)未來(lái)的移動(dòng),。一個(gè)具體的診斷方法,,一般只能突出一、二個(gè)因素,,不能反映影響臺(tái)風(fēng)運(yùn)動(dòng)的所有因素,。
因此當(dāng)某一個(gè)診斷方法所代表的特點(diǎn),與當(dāng)時(shí)影響臺(tái)風(fēng)移動(dòng)的主要原因一致時(shí),,才可能有較好的診斷效果,。這就要求預(yù)報(bào)員熟悉各類診斷方法的特點(diǎn)和性能,以便合理應(yīng)用,。另外,,在環(huán)流形勢(shì)急變時(shí)期,診斷效果較差,,需要用其他方法彌補(bǔ),。
11.1流場(chǎng)診斷
流場(chǎng)診斷主要突出引導(dǎo)原理,即求出引導(dǎo)氣流來(lái)推算臺(tái)風(fēng)移動(dòng),。在實(shí)際業(yè)務(wù)中有時(shí)也可以用某一層等壓面上的氣流來(lái)代替,,簡(jiǎn)單做法有以下幾種。消去法把臺(tái)風(fēng)當(dāng)作點(diǎn)渦,,受周圍大型基本流場(chǎng)的引導(dǎo),。消去法就是在某一層高空等壓面上挖掉臺(tái)風(fēng),將基本氣流顯示出來(lái),。挖掉臺(tái)風(fēng)的方法如圖11.1所示,。以臺(tái)風(fēng)最外圍一條等高線的平均半徑為半徑,以臺(tái)風(fēng)中心為圓心作一圓,。對(duì)該圓東西南北四點(diǎn)內(nèi)插讀數(shù)得到高度值為H?,H?,H?,H?,。臺(tái)風(fēng)中心點(diǎn)的高度值用下式平均求得:
然后按這五個(gè)高度值重新調(diào)整等高線分布(圖中虛線),即得到基本引導(dǎo)氣流,以此確定臺(tái)風(fēng)移向,。臺(tái)風(fēng)移速可參考調(diào)整后靠近臺(tái)風(fēng)中心兩側(cè)等高線的疏密確定,。根據(jù)統(tǒng)計(jì)1,如用500毫巴等壓面,,臺(tái)風(fēng)移速與地轉(zhuǎn)引導(dǎo)氣流符合以下統(tǒng)計(jì)關(guān)系:Cg=0.82VgCw=1.10Vg即東風(fēng)帶臺(tái)風(fēng)移速(Ce)略小于地轉(zhuǎn)引導(dǎo)氣流(Vg);西風(fēng)帶臺(tái)風(fēng)移速(Cw)略大于地轉(zhuǎn)引導(dǎo)氣流。梯度法:用臺(tái)風(fēng)外圍大范圍高度梯度的趨勢(shì)確定基本引導(dǎo)氣流,。具體作法用臺(tái)風(fēng)長(zhǎng)軸(或直徑)1.5倍的長(zhǎng)度為邊,,作一正方形,將方框中心放在臺(tái)風(fēng)中心上,。在方框四邊取對(duì)稱8點(diǎn),,內(nèi)插其高度值。分別求出東西對(duì)稱6點(diǎn)的平均高度梯度VE-wH和南北對(duì)稱6點(diǎn)的平均高度梯度Vx-sH,。然后在極坐標(biāo)上標(biāo)明這兩個(gè)矢量值,合成矢的角度讀數(shù)即為臺(tái)風(fēng)移向,,移速也可從合成矢的長(zhǎng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)折算。
控制點(diǎn)法:經(jīng)驗(yàn)表明,,臺(tái)風(fēng)移動(dòng)主要受前進(jìn)方向右側(cè)氣流引導(dǎo),。因此,可以在各層等壓面上用統(tǒng)計(jì)方法,,對(duì)臺(tái)風(fēng)前進(jìn)方向右側(cè)垂線上各點(diǎn)的風(fēng)向,,取其中與臺(tái)風(fēng)未來(lái)24小時(shí)內(nèi)移向相符者為引導(dǎo)氣流,該風(fēng)所在位置稱為控制點(diǎn),。香港觀象臺(tái)"對(duì)上述控制點(diǎn)進(jìn)行普查和統(tǒng)計(jì)分析后表明:
(1)500毫巴上的控制點(diǎn)位于垂線上距臺(tái)風(fēng)中心5個(gè)緯距處,。
(2)700毫巴上的控制點(diǎn)位于垂線上距中心3—5個(gè)緯距處,。
(3)對(duì)于弱臺(tái)風(fēng),,控制點(diǎn)將向中心位移一個(gè)緯距左右。
(4)控制點(diǎn)上的引導(dǎo)風(fēng)與臺(tái)風(fēng)移速的相關(guān)性不好,,但可用臺(tái)風(fēng)移動(dòng)慣性因子(即前12或24小時(shí)的移速)和移速氣候因子的平均值來(lái)求得,。垂線法:影響臺(tái)風(fēng)移動(dòng)的因子很多,通常副熱帶高壓是一個(gè)起主要作用的環(huán)流因子,。垂線法是根據(jù)這一點(diǎn),,從臺(tái)風(fēng)中心作一條從臺(tái)風(fēng)中心到副熱帶高壓中心聯(lián)線的垂線,用以表示臺(tái)風(fēng)未來(lái)的移向,。廣東惠陽(yáng)氣象臺(tái)對(duì)這個(gè)方法的使用條件和移向訂正作了分析,,認(rèn)為在500毫巴上使用效果較好,副熱帶高壓中心要取臺(tái)風(fēng)東側(cè)的一環(huán),,當(dāng)臺(tái)風(fēng)和副熱帶高壓的周圍還有其它環(huán)流系統(tǒng)時(shí),,則還需根據(jù)這個(gè)系統(tǒng)對(duì)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)的影響,對(duì)垂線所示的未來(lái)移向加上一定的偏差訂正,。流場(chǎng)診斷內(nèi)容很豐富,,我國(guó)預(yù)報(bào)員設(shè)計(jì)了很多簡(jiǎn)單易行的方法來(lái)突出引導(dǎo)氣流。例如車輪法1)和三角圓弧法)等都屬于這一類內(nèi)容,。
當(dāng)副熱帶高壓外圍流場(chǎng)的引導(dǎo)對(duì)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)起主要作用時(shí),,這一類方法往往就能抓住“引導(dǎo)”這一個(gè)主要因子,,提供出有效的診斷結(jié)果。但流場(chǎng)診斷存在著通病,,它一般都把臺(tái)風(fēng)當(dāng)作“點(diǎn)渦”來(lái)引導(dǎo),,忽略了臺(tái)風(fēng)對(duì)基本氣流的反作用。因此,,這種方法對(duì)于和引導(dǎo)氣流交角很大,、甚至正交(例如臺(tái)風(fēng)穿過副熱帶高壓)的臺(tái)風(fēng)路徑報(bào)不出來(lái)。另外,,在副熱帶高壓急劇變化的時(shí)期,,診斷效果也很差。這種診斷方法一般只適合作12—24小時(shí)的短期分析和預(yù)報(bào),,當(dāng)然,,如與中低緯度形勢(shì)數(shù)值預(yù)報(bào)圖結(jié)合使用,就可以延長(zhǎng)預(yù)報(bào)時(shí)效,。
11.2溫度場(chǎng)診斷
在一定條件下,,臺(tái)風(fēng)有朝著暖氣溫區(qū)或暖海溫區(qū)移動(dòng)的趨勢(shì)。其主要事實(shí)與基本特征我們?cè)诘谄哒纶吪\(yùn)動(dòng)一節(jié)中已作介紹,。在實(shí)際業(yè)務(wù)中,,厚度場(chǎng)、中層溫度場(chǎng),、海溫場(chǎng)均可用作趨暖運(yùn)動(dòng)的診斷工具,。臺(tái)風(fēng)前方是一塊大范圍的暖溫度區(qū),控制我國(guó)東部地區(qū)和海面,,溫度脊線基本呈東西走向,。這時(shí)臺(tái)風(fēng)將在暖區(qū)里西移,并登陸我國(guó),。暖脊呈南北走向,,我國(guó)沿海地區(qū)受冷槽控制。這時(shí)臺(tái)風(fēng)將在暖脊區(qū)向偏北移動(dòng)轉(zhuǎn)向,,不會(huì)在冷槽區(qū)的我國(guó)沿海登陸,。這個(gè)模式還表明,臺(tái)風(fēng)路徑與大范圍暖區(qū)的脊線趨勢(shì)相一致,。個(gè)例分析表明,,用500—1000毫巴厚度場(chǎng)或500—700毫巴厚度場(chǎng)效果較好。根據(jù)情況,,也可用700毫巴溫度場(chǎng)作為參考,。另外,目前可用一部分衛(wèi)星探測(cè)反演的VTPR(溫度垂直廓線)資料,,以增加海面上空溫度資料密度,,這對(duì)提高暖脊分析質(zhì)量和診斷效果均有幫助,。
根據(jù)海面溫度分布對(duì)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)的研究,海溫圖就是一種有效的診斷工具,。當(dāng)東海海面為冷舌控制時(shí),,臺(tái)風(fēng)不易登陸,將在南北向分布的暖海溫區(qū)里向偏北或東北方向移動(dòng),。臺(tái)風(fēng)將在南北兩塊冷海溫區(qū)中間的暖區(qū)走廊中西移并登陸我國(guó),。路徑北側(cè)的冷海區(qū),對(duì)臺(tái)風(fēng)近海轉(zhuǎn)向或北上的路徑起阻擋作用,。當(dāng)臺(tái)風(fēng)所在的暖海區(qū)被四周冷海區(qū)所包圍,,而且冷海區(qū)穩(wěn)定維持已達(dá)數(shù)天,則臺(tái)風(fēng)將在暖區(qū)內(nèi)停滯或打轉(zhuǎn),。直到重建暖區(qū)通道后再移出,。海溫對(duì)路徑僅是影響的一個(gè)方面,當(dāng)流場(chǎng)影響加強(qiáng)時(shí),,臺(tái)風(fēng)也可能被牽引進(jìn)入冷區(qū),,這種情況臺(tái)風(fēng)多數(shù)將發(fā)生顯著衰減。當(dāng)引導(dǎo)作用與暖舌牽引作用一致時(shí),,將加強(qiáng)診斷效果,。影響海溫變化的因子雖然很多,但從總效果來(lái)看,,海溫保守性較大,,一般在短期內(nèi)穩(wěn)定少變。
在一定條件下,,不失為一種較好的診斷工具,。但對(duì)引起海溫變化的因子也需考慮,,并對(duì)診斷結(jié)果給以必要的訂正,。例如一個(gè)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的冷尾流(參閱第七章趨暖運(yùn)動(dòng)一節(jié))對(duì)另一個(gè)尾隨臺(tái)風(fēng)的排斥作用,對(duì)冷尾流(或用前一個(gè)臺(tái)風(fēng)的路徑代替)北側(cè)的尾隨臺(tái)風(fēng),,有使它偏向北移的趨勢(shì),。對(duì)南側(cè)的尾隨臺(tái)風(fēng),有使它偏向南移的趨勢(shì),。前后兩個(gè)臺(tái)風(fēng)的時(shí)距越短,,相距越近,作用就越顯著,。個(gè)例分析表明,,在引導(dǎo)氣流很弱或很零亂時(shí),暖舌牽引作用就突出了,,這時(shí)溫度場(chǎng)的診斷效果就較好,。預(yù)報(bào)員習(xí)慣用天氣圖根據(jù)引導(dǎo)氣流做預(yù)報(bào),,而忽視溫度場(chǎng)(尤其海溫場(chǎng)的作用),因此可能造成錯(cuò)報(bào),但在另一方面,,當(dāng)引導(dǎo)氣流很強(qiáng)時(shí),,引導(dǎo)作用將超過暖舌的牽引作用,如過多考慮溫度場(chǎng)的診斷結(jié)果也會(huì)造成預(yù)報(bào)錯(cuò)誤,,這要十分小心,。
§11.3參數(shù)診斷
從氣象要素場(chǎng)推算出動(dòng)力因子(諸如渦度、散度等)的分布和特征,,用以判斷臺(tái)風(fēng)的移動(dòng),,稱為參數(shù)診斷。廣東省氣象臺(tái)1曾在業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中檢驗(yàn)過這類診斷,,有一定的效果,。渦度法經(jīng)驗(yàn)表明,臺(tái)風(fēng)有朝對(duì)流層低層正渦度中心移動(dòng)的趨勢(shì),。渦度的分布可由:用高度場(chǎng)加減穿線求得或者利用計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品,。其中d為網(wǎng)格距,H?為網(wǎng)格東西南北四點(diǎn)高度值,,H為網(wǎng)格中心點(diǎn)高度值,,其他為常規(guī)符號(hào)。臺(tái)風(fēng)前進(jìn)方向上最靠近臺(tái)風(fēng)的一塊正渦度一般能指示臺(tái)風(fēng)的移向,。臺(tái)風(fēng)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)在對(duì)流層上層表現(xiàn)為反氣旋,,它的輻散抽氣作用是臺(tái)風(fēng)發(fā)展的原因之一。因此對(duì)流層上部流場(chǎng)的負(fù)渦度中心對(duì)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)也有指示作用,。廣東省氣象臺(tái)曾用850毫巴的正渦度中心與200毫巴上的負(fù)渦度中心對(duì)臺(tái)風(fēng)移向進(jìn)行綜合診斷,。
自臺(tái)風(fēng)中心到850毫巴正渦度中心與到200毫巴負(fù)渦度中心兩個(gè)矢徑的合成矢即表示臺(tái)風(fēng)未來(lái)移向。使用經(jīng)驗(yàn)表明,,登陸前路徑偏向合成矢左方20度,,登陸后則右偏10度。參數(shù)診斷還可以做一些新試驗(yàn),,例如用散度場(chǎng)診斷,,用對(duì)流層上層的輻散中心與低層的輻合中心判別臺(tái)風(fēng)移向。也可以將散度,、渦度等誘導(dǎo)因子(I)與臺(tái)風(fēng)移動(dòng)的持續(xù)性因子(P)(即慣性因子)結(jié)合起來(lái)表示移動(dòng),,即其中V為臺(tái)風(fēng)移速矢,I為臺(tái)風(fēng)中心到誘導(dǎo)因子所在位置的矢徑,,P為臺(tái)風(fēng)過去24小時(shí)的移速矢,。但在臺(tái)風(fēng)停滯打轉(zhuǎn)階段,此法失效,。變壓法實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,,臺(tái)風(fēng)有向負(fù)變壓中心移動(dòng)的趨勢(shì),。因此在臺(tái)風(fēng)前進(jìn)方向高度場(chǎng)(氣壓場(chǎng))的負(fù)變高(壓)中心指示了臺(tái)風(fēng)的未來(lái)移向,而正變高(壓)中心則排斥其移向,,而使其向變壓風(fēng)的方向移動(dòng),。
變高(壓)場(chǎng)可用高度(氣壓)場(chǎng)穿線得到,測(cè)站較密時(shí),,可直接將24小時(shí)間隔的高度(氣壓)值相減進(jìn)行比較,。尤其當(dāng)臺(tái)風(fēng)移到沿海海面,沿海測(cè)站稠密,,比較各站△P??的4次滑動(dòng)累計(jì)值對(duì)預(yù)報(bào)具體登陸地段很有參考價(jià)值,。在形勢(shì)場(chǎng)中出現(xiàn)顯著的動(dòng)力過程和動(dòng)力因子時(shí),例如由臺(tái)風(fēng)前方長(zhǎng)波槽強(qiáng)烈發(fā)展或切斷冷渦所造成突出的正渦度或輻合中心,、強(qiáng)烈的地面降壓趨勢(shì)等,,都是效果較好的診斷因子。以上診斷方法,,都需要進(jìn)行一定的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn),。將診斷結(jié)果加以統(tǒng)計(jì)訂正,檢驗(yàn)使用條件,,以提高診斷效果,。
§11.4云圖診斷
衛(wèi)星云圖上出現(xiàn)的云系結(jié)構(gòu)對(duì)臺(tái)風(fēng)未來(lái)的移動(dòng)常有指示作用。不少人曾根據(jù)云系特征來(lái)預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)的移動(dòng),,收到一定的效果,。用衛(wèi)星云圖預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)路徑大致有兩種方法:一種是根據(jù)臺(tái)風(fēng)周圍大范圍地區(qū)的云系特征來(lái)預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)的移動(dòng),衛(wèi)星云圖的作用這時(shí)與一般天氣圖的作用相當(dāng);但在資料稀少的海洋地區(qū)反映得比天氣圖要更清楚,。另一種方法是根據(jù)臺(tái)風(fēng)本身的云系結(jié)構(gòu)來(lái)預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)的移動(dòng),。前一種方法主要反映了環(huán)境流場(chǎng)對(duì)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)的作用,而后一種方法主要反映了臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)變化與臺(tái)風(fēng)移動(dòng)的關(guān)系?,F(xiàn)在我們分別說明這兩種方法,。第一種方法主要是根據(jù)衛(wèi)星云圖上鋒面云帶、西太平洋副熱帶高壓和大陸高壓無(wú)云區(qū)和臺(tái)風(fēng)位置三者的配置關(guān)系及云系特征找出預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)的判據(jù),。下面分幾種情況說明,。
(1)偏西移動(dòng)的云圖特征:臺(tái)風(fēng)西移主要受強(qiáng)而穩(wěn)定的東風(fēng)引導(dǎo),因此西移階段臺(tái)風(fēng)北側(cè)的副熱帶高壓較強(qiáng),。云圖上表現(xiàn)為大范圍色調(diào)黑的無(wú)云區(qū),有時(shí)甚至我國(guó)臺(tái)灣省或東南沿海的海岸和雷州半島,、海南島等地物清晰可見,。這塊無(wú)云區(qū)的寬度一般至少>6個(gè)緯距。由于高壓穩(wěn)定強(qiáng)盛,,西移的槽系到副熱帶高壓邊緣都收縮,,而在高壓北側(cè)副熱帶急流上向東北方向滑去,。
相應(yīng)的鋒面云系其南端受高壓阻擋減速,北端迅速移走,,因此在副熱帶高壓北緣呈東西走向,。在熱帶,臺(tái)風(fēng)東側(cè)如沒有副熱帶高壓南落,,在云圖上則表現(xiàn)為向東發(fā)展的大范圍熱帶輻合區(qū)云系,,分布呈東西走向,或存在另一個(gè)臺(tái)風(fēng)云團(tuán),。當(dāng)東風(fēng)較強(qiáng)時(shí),,在臺(tái)風(fēng)云團(tuán)北緣和副熱帶高壓無(wú)云區(qū)南部還出現(xiàn)被吹成東西走向的積云線。這些都是臺(tái)風(fēng)西移的主要云圖特征,,這個(gè)模式在圖11.9中作了概括,。當(dāng)有青藏高壓東移合并,云圖上副熱帶高壓無(wú)云區(qū)西側(cè)殘留破碎的鋒面云帶減弱或消失,,則對(duì)西移更為有利,。
(2)向西北移動(dòng)的云圖特征:當(dāng)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度增強(qiáng)、而副熱帶高壓及其南緣東風(fēng)稍有減弱時(shí),,臺(tái)風(fēng)通常向西北方向移動(dòng),。云圖上副熱帶高壓的色調(diào)較灰,甚至有少量云絮分布于高壓范圍之內(nèi),。由于副熱帶高壓對(duì)中緯度東移波動(dòng)的阻擋作用減小,,因此東移西風(fēng)槽及相應(yīng)鋒面云系呈東北-西南向甚至南-北走向。東移過程中云的南部并不明顯減弱,。由于這個(gè)系統(tǒng)的存在,,在副熱帶高壓無(wú)云區(qū)北緣看不到色調(diào)很白的鋒面云系,出現(xiàn)的是一些破碎的東西分布的小云條,。在熱帶輻合區(qū)中,,臺(tái)風(fēng)東側(cè)沒有緊鄰的云團(tuán),而是一塊灰黑的無(wú)云區(qū),。有時(shí)在副熱帶高壓南部也出現(xiàn)積云線,,但其走向?yàn)槲鞅?東南向,與臺(tái)風(fēng)相距20個(gè)緯距左右的西側(cè)的南北向云帶是判別副熱帶高壓強(qiáng)弱的指標(biāo),。當(dāng)它不存在時(shí),,只要副熱帶高壓無(wú)云區(qū)較第一類弱,而臺(tái)風(fēng)稍強(qiáng),,其路徑仍為移向西北,。
(3)向偏北或偏東方向移動(dòng)的云圖特征:這類路徑出現(xiàn)在副熱帶高壓衰退期,云圖特征與前兩類有顯著的區(qū)別。臺(tái)風(fēng)經(jīng)常在副熱帶高壓斷裂區(qū)轉(zhuǎn)向,,副熱帶高壓斷裂通常與大洋上空極槽強(qiáng)烈經(jīng)向發(fā)展冷空氣侵入高壓區(qū)有關(guān),。在云圖上,臺(tái)風(fēng)云團(tuán)北側(cè)無(wú)云區(qū)消失,,表現(xiàn)為絮狀云組織或積云帶,。這是冷空氣侵入到兩環(huán)高壓中間的切變區(qū)所形成。極鋒云帶較強(qiáng),,色調(diào)白亮,,在無(wú)云區(qū)北緣呈東北-西南向分布。在臺(tái)風(fēng)云團(tuán)的東北側(cè)和西北側(cè)為色調(diào)灰黑的兩塊無(wú)云區(qū),。臺(tái)風(fēng)云團(tuán)北緣到極鋒云帶南緣的距離一般小于5個(gè)緯距,。當(dāng)副熱帶高壓東退所引起的臺(tái)風(fēng)北上和轉(zhuǎn)向在云圖上到一條色調(diào)白亮的鋒面云帶與臺(tái)風(fēng)云團(tuán)發(fā)生聯(lián)結(jié)。
這條云帶與中緯度經(jīng)向發(fā)展并東移的極槽相應(yīng),,當(dāng)這條極槽移到副熱帶高壓西緣時(shí)將迫使副熱帶高壓東退,。從連續(xù)幾張?jiān)茍D看,這條云帶東移過程中并不減弱和收縮,,這是和西移臺(tái)風(fēng)鋒面云帶的主要差別,。有一個(gè)很顯著的特征,可以看云帶的連續(xù)變化對(duì)診斷臺(tái)風(fēng)是否北上或轉(zhuǎn)向很重要,。尤其當(dāng)云帶與臺(tái)風(fēng)云團(tuán)正在靠近的時(shí)候,,按吸附運(yùn)動(dòng)原理,云帶的南端很容易被切斷下來(lái),從而使云帶的中部和北部減弱北縮,,副熱帶高壓將在切斷處無(wú)云區(qū)打通或西伸,,使臺(tái)風(fēng)突然折向偏西移動(dòng)而登陸我國(guó)。
臺(tái)風(fēng)
7203號(hào)臺(tái)風(fēng)于7月25日向一條強(qiáng)烈發(fā)展的鋒面云帶靠近,,按理可診斷轉(zhuǎn)向或北上,,但26日早晨云帶突然切斷減弱,臺(tái)風(fēng)折向西北方向移動(dòng),。上述云帶的聯(lián)結(jié)并不能使每個(gè)臺(tái)風(fēng)都轉(zhuǎn)向,,還需要結(jié)合其他條件進(jìn)行診斷,這還要講到,。臺(tái)風(fēng)轉(zhuǎn)向還出現(xiàn)在赤道緩沖帶或赤道高壓向北推進(jìn)的時(shí)期,。這個(gè)高壓系統(tǒng)的北緣表現(xiàn)為反氣旋曲率的積云線。因此,,當(dāng)臺(tái)風(fēng)前進(jìn)方向的前方(西南側(cè))出現(xiàn)這系統(tǒng)性的積云線時(shí),,可診斷有轉(zhuǎn)向可能。當(dāng)大范圍西南季風(fēng)加強(qiáng)時(shí),,也常出現(xiàn)有類似積云線或積云帶的特征,。
(4)指示性云系特征:云圖上還有一些云系特征。對(duì)指示臺(tái)風(fēng)的移向甚至移速有一定參考價(jià)值,。例如臺(tái)風(fēng)向某一個(gè)方向的加速和跳躍,,在云圖上經(jīng)常有顯著征兆。個(gè)例分析表明,,當(dāng)有一塊云團(tuán)與臺(tái)風(fēng)云系接觸時(shí),,這兩塊云團(tuán)有可能迅速合并。這種過程使臺(tái)風(fēng)中心加速跳向其附近的另一塊云團(tuán),,不僅臺(tái)風(fēng)中心出現(xiàn)了急劇的加速,,而且使臺(tái)風(fēng)明顯加強(qiáng)。開始在臺(tái)風(fēng)移向上有一塊云團(tuán),然后兩云團(tuán)開始接觸,最后合并,,臺(tái)風(fēng)發(fā)生折向并加速跳向云團(tuán),。典型例子有1975年7號(hào)臺(tái)風(fēng)和1972年3號(hào)臺(tái)風(fēng)。另外,,臺(tái)風(fēng)移向前方高亮度的小云塊對(duì)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)也有指示作用,,未來(lái)臺(tái)風(fēng)將移向高亮度云塊所在的方向。高亮度云塊是不穩(wěn)定雷雨區(qū),,經(jīng)驗(yàn)表明,,當(dāng)其位置在臺(tái)風(fēng)中心以外5緯距之內(nèi),指示作用有效,,這種云塊一般出現(xiàn)在副熱帶高壓的西南邊緣,。
第二種方法與臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)或臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)的變化有關(guān).不少工作闡明過這一點(diǎn)。在20年前就有人指出,,當(dāng)風(fēng)暴從西移轉(zhuǎn)變成向東北移動(dòng)的轉(zhuǎn)向過程中,,則與風(fēng)暴氣旋性入流有關(guān)的雙曲點(diǎn)1)圍繞著風(fēng)暴順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(在北半球)。因?yàn)橹饕妮椇虾洼椛R合線決定了與風(fēng)暴中心有關(guān)的雙曲點(diǎn),,故當(dāng)風(fēng)暴中心改變移向,、雙曲點(diǎn)發(fā)生位移時(shí),將相應(yīng)有不同的風(fēng)暴云型,。后來(lái)有人在研究了約20個(gè)熱帶氣旋后發(fā)現(xiàn):大多數(shù)風(fēng)暴的雷達(dá)回波從外形上可分為“9”或“6”字形,。西行臺(tái)風(fēng)一般是“9”字形(頂部代表北),而大部分“6”字形風(fēng)暴是朝北或東北移動(dòng)的。風(fēng)暴云團(tuán)的這些外形與數(shù)字“6”和“9”的形狀十分相似,,而云型可以認(rèn)為是沿輻合匯合線形成的,。由此可知,如果熱帶氣旋的主要云系特征,,相對(duì)于運(yùn)動(dòng)著的中心出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)并保持同樣的相對(duì)位置,,則就可以根據(jù)云型的這種旋轉(zhuǎn)來(lái)推斷熱帶氣旋未來(lái)的移向。
表示在引導(dǎo)氣流速度和曲率不變情況下熱帶氣旋的路徑,。這種理想情況說明,,在速度和曲率不變的氣流引導(dǎo)下,風(fēng)暴中心的移動(dòng)方向發(fā)生連續(xù)變化。24小時(shí)內(nèi)的路徑實(shí)際上是一段大圓弧,,其圓心為T?—T?和T?-T?的中垂線的交點(diǎn),。熱帶氣旋從T?移到T?時(shí),方向呈反時(shí)針變化30°,如果從T?按此曲線外推作24小時(shí)預(yù)報(bào),,則要求風(fēng)暴中心再折轉(zhuǎn)30°,這時(shí)應(yīng)位于T?位置,,而移過的距離T?T?=T?T?。在這種理想情況下,,如果我們知道24小時(shí)位置T?T?處雙曲點(diǎn)相對(duì)于風(fēng)暴中心的位置,,就可以算出這個(gè)雙曲點(diǎn)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角,并以此角度作出外推,,預(yù)報(bào)在下一個(gè)24小時(shí)繼續(xù)這樣旋轉(zhuǎn),。反之,如果沒有看到旋轉(zhuǎn),,按T?T?方向作直線外推作出24小時(shí)預(yù)報(bào),。但是引導(dǎo)氣流常常不象上述情況那么簡(jiǎn)單,一方面與幾層氣流的共同作用有關(guān),,另一方面這種氣流又與風(fēng)暴內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)力過程相互作用著,。此外雙曲點(diǎn)也常不易確定。因而這種理想方法在實(shí)際業(yè)務(wù)中難以應(yīng)用,。
但是衛(wèi)星云圖上熱帶氣旋的云型能直接顯示出這種三維的運(yùn)動(dòng),。衛(wèi)星云圖上臺(tái)風(fēng)云型還有一定持續(xù)性:在這種情況下,每天云型的旋轉(zhuǎn)表現(xiàn)出與雙曲點(diǎn)旋轉(zhuǎn)相同的情況,,而后者正是我們?cè)陬A(yù)報(bào)中要尋求的,。因而通過計(jì)算臺(tái)風(fēng)云型的旋轉(zhuǎn)就可以作出未來(lái)風(fēng)暴運(yùn)動(dòng)的預(yù)報(bào)來(lái)。根據(jù)云型的相似性,,預(yù)報(bào)方法的要點(diǎn)概括如下:注意每天臺(tái)風(fēng)云型的主要特征和密蔽云區(qū),、螺旋云帶、風(fēng)暴相對(duì)于密蔽云區(qū)的位置及周圍的對(duì)流云區(qū)等,,畫出它們的輪廓線,。然后把前一天的云型輪廓描在透明板上,再置于下一天云圖上,,經(jīng)旋轉(zhuǎn)后兩云型重合,,可計(jì)算出旋轉(zhuǎn)角度,如果這種旋轉(zhuǎn)與風(fēng)暴運(yùn)動(dòng)方向的變化或旋轉(zhuǎn)有關(guān),并且其旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)在下一個(gè)24小時(shí)維持下去,,而不發(fā)生引導(dǎo)氣流速度和曲率的變化,,則可預(yù)報(bào)未來(lái)24小時(shí)路徑將比其過去24小時(shí)路徑左偏一個(gè)角度(即30°)。
許多臺(tái)風(fēng)云型分析經(jīng)驗(yàn)表明:可以用臺(tái)風(fēng)云型的某些特征變化來(lái)確定24小時(shí)期間(從第“1”天到第“2”天)的旋轉(zhuǎn)量11.18給出這種變化的一些概略圖,,風(fēng)暴外形一般是橢圓的,這時(shí)只要把第“1”天橢圓的外形或長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,,使與第“2”天的外形或長(zhǎng)軸重合,,就可得到偏轉(zhuǎn)角,設(shè)此偏轉(zhuǎn)角為50°(順時(shí)針),則可預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)在未來(lái)24小時(shí)內(nèi)向右偏轉(zhuǎn)約50°,。晴空區(qū)經(jīng)常處于中心密蔽云區(qū)邊緣與前緣對(duì)流帶之間,,表現(xiàn)為干舌當(dāng)風(fēng)暴運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變時(shí),這些干舌也出現(xiàn)明顯的旋轉(zhuǎn),。注意風(fēng)暴與環(huán)境云團(tuán)之間聯(lián)結(jié)云帶1)的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)可以推出風(fēng)暴的移動(dòng)將明顯向右偏轉(zhuǎn),。風(fēng)暴周圍主要密蔽云盾的邊緣及這種邊緣外形的旋轉(zhuǎn)是決定臺(tái)風(fēng)旋轉(zhuǎn)方向和角度的重要特征,。
另外,,根據(jù)高空流場(chǎng)的變化和紅外云型的轉(zhuǎn)動(dòng)也可幫助正確確定風(fēng)暴云型的旋轉(zhuǎn)角度。中標(biāo)明了高空卷云紋理走向的箭頭,,通常這種箭頭指示了高層的輻散氣流,。將兩天云圖旋轉(zhuǎn)使所標(biāo)箭頭重合,便可確定出風(fēng)暴云型的旋轉(zhuǎn)角,。旋轉(zhuǎn)兩天的紅外云圖使云型的色調(diào)和邊界圓弧重合,,便確定出風(fēng)暴云型的旋轉(zhuǎn)角。在擬合兩天云型時(shí),,應(yīng)首先注意風(fēng)暴中心附近的云系特征,,盡可能使其相合。如果次要特征重合,,但風(fēng)暴的主要輪廓明顯錯(cuò)開,,這時(shí)將放棄這些次要的特征。
臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度
近年來(lái),,?隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,,?臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度得到了顯著提升。?中國(guó)氣象局?jǐn)?shù)值預(yù)報(bào)中心自主研發(fā)的GRAPES全球集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)通過業(yè)務(wù)化驗(yàn)收評(píng)審,,?標(biāo)志著中國(guó)建立了以自主研發(fā)的GRAPES為核心的全球,、?區(qū)域確定性和集合預(yù)報(bào)系統(tǒng),?臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的提高尤為顯著,,?24小時(shí)路徑預(yù)報(bào)誤差和20年前相比減少了50%,,?48小時(shí)路徑預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和20年前24小時(shí)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率相當(dāng),?而72小時(shí)路徑預(yù)報(bào)甚至優(yōu)于21世紀(jì)初48小時(shí)預(yù)報(bào)水平,。?此外,,?隨著對(duì)天氣形成原理認(rèn)知的提升、?衛(wèi)星和雷達(dá)數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用,、?全球氣象觀測(cè)水平和觀測(cè)密度的不斷提升,,?以及巨型計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的增強(qiáng),?臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)測(cè)誤差已可以縮小至70千米以內(nèi),。?
近年來(lái),,?人工智能技術(shù)的應(yīng)用也為臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)測(cè)帶來(lái)了新的突破,。?上海人工智能實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的“風(fēng)烏”氣象大模型,?通過豐富的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)和先進(jìn)的算法,,?實(shí)現(xiàn)了對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑的準(zhǔn)確預(yù)測(cè),。?與傳統(tǒng)的物理模型相比,?“風(fēng)烏”的10天預(yù)報(bào)誤差降低了19.4%,,?顯示出在氣象預(yù)測(cè)領(lǐng)域較強(qiáng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用潛力3.?這些技術(shù)的進(jìn)步不僅提高了臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度,,?也為減輕災(zāi)害損失提供了重要的支持。?例如,,?對(duì)于單個(gè)登陸中國(guó)的臺(tái)風(fēng)而言,,?24小時(shí)路徑預(yù)報(bào)誤差每減小1公里,?可減少因?yàn)?zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失約0.97億元,。?
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