[发明专利]基于混合统计动力模型的西北太平洋台风延伸期预报方法

说明书

本发明涉及基于混合统计动力模型的西北太平洋台风延伸期预报方法，该方法利用现代统计方法对历史台风的轨迹进行分类后，藉由季节内尺度的海气状态对不同类型台风生成的影响，建立季节内振荡信号和台风生成的统计预报方程；利用高分辨率海气耦合动力模式对未来10~30天季节内振荡信号的预报场作为预报因子，对未来10~30天的台风生成进行预报。最后，将不同类台风的生成个数乘上其轨迹的气候概率分布，从而提前10~30天预报出整个西北太平洋上台风生成和频次的概率分布图。有益效果：不仅可以有效地进行台风个数的延伸期预报未来10–30天每十天中西北太平洋上台风的总个数，也可以利用台风不同的生成位置和移动轨迹得到台风在10天内生成／频次的空间概率分布。

技术领域

本发明涉及大气科学技术领域，尤其涉及一种基于混合统计动力模型的西北太平洋台风延伸期预报方法。

背景技术

台风引起的狂风、暴雨、巨浪、风暴潮和间接造成的滑坡、泥石流等地质灾害，往往造成重大的人员伤亡和社会经济损失。西北太平洋是台风生成频数最高的海域，约占全球海域热带气旋数的30％。台风于热带西太平洋、菲律宾海生成后向西/西北发展移行，可能侵袭我国东南沿海地区，统计显示，1983－2006年间平均每年有6－7个台风登陆我国沿海省份，造成数百亿元/年的经济损失和数千人员/年的伤亡。因此，台风的监测与预报关键技术的研究和发展，成为国家防灾减灾和社会经济政策制定等的重大需求。

目前我国和世界上各大业务预报单位的台风预报系统包含：1)中短期(5天以内)高分辨率数值模式预报和2)月季尺度的气候预测。由于大气本身的噪音和数值模式的系统误差，使得一周以上的台风预报准确率较低(Vitart et al.2010)；而目前开展台风季节预测的全球气候模式分辨率偏低，无法解析台风的中尺度动力过程，对台风的强度和路径模拟能力不足。因此，作为数值模式的补充，台风的月季预测通常是基于大尺度海气状态与台风生成的统计关系所建立的统计预测模型(Gray 1984；Chan et al.1998；Fan and Wang2009)和混合动力－统计模型(Murakami et al.2016)。

短期天气预报和气候预测之间存在明显的间隙，发展和改进延伸期(10～30天)天气预报模式，进而完成无缝隙预报系统，是当今全球天气与气候预报研究的首要任务(Waliser 2005)。延伸期预报的可预报性来源主要来自于大气内的季节内振荡(Maddenand Julian 1994；李崇银等2003；Waliser 2005)，热带-副热带的季节内振荡活动对西北太平洋台风产生明显影响(丁一汇等1977；Gray 1979；Liebmann et al.1994；Maloney andHartmann 2000；祝从文等2004；Kim et al.2008；孙长等2009；李崇银等2012；何洁琳等2013)，季节内振荡处于对流位相时，低频气旋性环流和辐合区均有利于天气尺度扰动从季节内振荡获得动能，因此有较多的台风发生并且增强(陈光华和黄荣辉2009；Hsu etal.2011)。Camargo et al.(2009)和Zhao et al.(2015)也指出季节内尺度的中层水汽场和低层涡度场与台风活动的低频变化密切相关，因此，有可能根据季节内振荡与台风生成的关联性，对台风进行延伸期尺度的预报。

虽然过去的研究已发现季节内振荡活动对台风活动发生和发展的重要性，但将两者的相关性应用至西北太平洋台风活动延伸期预报的方法尚未建立，目前的文献仅有对南半球热带气旋每周变化的统计预报(Leroy and Wheeler 2008)和动力模式评估(Vitartet al.2010)，以及部分对印度洋、大西洋和西北太平洋少数台风个例的数值模式研究，其结果显示若模式能模拟出正确的季节内振荡信号，有可能在提前2–4周预报台风生成(Fuand Hsu 2011；Wu and Duan 2015；Xiang et al.2015)。因此，研发西北太平洋延伸期预报方法和模型有高度的气象业务应用价值。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种基于混合统计动力模型的西北太平洋台风延伸期预报方法，具体由以下技术方案实现：