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行业专项成果综述-台湾海峡致灾大风预报预警研究

发布者:张岳   来源:   发布时间:2020/12/8 11:28:25   标签:   浏览次数:1512

项目编号GYHY201406014

研究周期2014年1月-2016年12月

国拨经费85万元

项目负责人】林毅

项目骨干成员】李英、蔡义勇、潘宁、夏丽花、陈雪钦、薛霖、高珊、潘卫华、吴启树、江晓南、林小红、苏志重、陈艺芳、吴幸毓、赖绍钧、官晓军、朱艳萍、李雅芬、刘锦绣、韩美、魏娜、陈思学

项目承担单位福建省气象科学研究所

项目协作单位】中国气象科学研究院

主要研究成果

1.建立台湾海峡致灾大风数据库

补充了基于区域自动站观测资料的分海区大风过程标准,并用平均风扩展了致灾大风定义,建立了完整的分海区致灾大风标准。收集整理了台湾海峡及福建建沿海的地面风现场观测(国家测站、区域自动站、船舶站、浮标站)、ASCAT卫星反演海面风、ECMWF再分析资料和海上风灾资料,用致灾大风标准筛选得到1951年以来台湾海峡致灾大风天气过程,建立了台湾海峡致灾大风综合观测数据库,可通过本项目建立的平台检索应用数据库。分析了海上大风致灾性。

2.揭示台湾海峡致灾大风物理机制,建立大风预报物理模型

分析了台湾海峡致灾大风时空分布特征。提出并实现了再分析资料地面风速极值偏差订正方法,解决了台湾海峡观测站点稀少、无法获得该区域台风大风极值分布的难题。用订正的再分析地面风速极值揭示了热带气旋影响下台湾海峡极端大风分布特征,并得到产生极端大风的危险热带气旋位置(图1)。揭示了热带气旋路径位置对台湾海峡大风和极端大风分布的影响。用数值敏感性试验揭示了台湾海峡两岸地形对冷空气致灾大风、台湾地形对不同路径热带气旋致灾大风的影响机理,发现了台湾岛地形对台风在海峡迅速增强的作用和影响机制。提炼建立了不同天气类型冷空气大风和不同路径热带气旋大风的预报物理模型,研制了沿海分区大风等级预报指标。

3. 研究台湾海峡大风精细分析与预报技术

基于三维变分方法建立了大风精细分析技术,同化多源风资料。设计了滑动训练期组合及其择优方法,研制了基于最优滑动训练期组合的模式地面风预报订正模型,业务应用取得良好订正效果,显著提高了致灾大风的预报准确率(图2)。设计了季节准对称滑动训练期,能增加训练期大风样本数量,兼顾了致灾大风的气候特性和实时趋势,使统计模型或统计结果更具稳健性。研制了基于季节准对称滑动训练期预报样本误差权重的多模式地面风订正预报动态集成技术, 进一步提高了3-48h时效致灾大风预报准确率。基于牛顿松弛四维同化方法实现了站点大风集成预报产品的格点化,格点场提供了海上格点预报,且在站点保持了集成预报值,避免了海上站点稀少引起的空间插值失真或不平滑。通过多个个例的数值模拟试验,全面评估了WRF模式边界层和地面层参数化方案对模式台湾海峡大风预报的影响,选出了最佳边界层和地面层方案组合。通过数值敏感性试验初步揭示了地表粗糙度影响台风地面风速分布的机制。

4. 建立台湾海峡大风预报预警业务平台

平台后端集成了项目研究成果,建设了基础数据库和统计分析数据库,构建了致灾大风的数据环境,可持续支撑后续大风研究和预报业务的数据查询和应用。平台前端实现了大风天气过程查询检索、物理预报模型和数值释用产品显示、大风分区预警、大风历史资料库管理等功能。平台已投入业务运行。

 

成果应用情况

基于ECMWF模式整点风预报的12小时最大风预报订正产品于2015年第一季度投入业务应用,此后不断改进模式预报释用模型,逐步发展为基于最优滑动训练期组合的模式地面风预报订正技术。订正预报业务产品也不断丰富,增加了订正要素、时段和模式,包括:

1ECMWFNCEP-GFSFJ-WRF模式预报订正产品:1h整点风;1h3h6h12h时段最大风和极大风。产品预报时效间隔与时段相同。

2JMA-GSM、华东区域、华南区域模式预报订正产品:1h整点风;3h12h时段最大风和极大风。产品预报时效间隔与时段相同。

与模式预报相比,订正预报准确率显著提高,最大风≥7级预报和极大风≥8级预报TS评分都较模式预报提高0.2以上,相对提高率都达到70%以上(以201910-12月业务产品为例)

订正预报产品全省共享应用,并集成至福建省智能网格预报编辑平台,成为福建沿海和台湾海峡风速网格预报的背景产品,在海洋预报业务和服务中发挥重要作用,提高了致灾大风预报预警及服务能力,为防御减轻致灾大风提供科学依据,并为智能网格预报业务发展和沿海大风预警实现自动化做出了积极贡献。

    沿海分区海平面气压差大风等级预报指标、多模式订正预报动态权重集成技术、基于牛顿松弛四维同化方法的站点集成预报格点化技术、风廓线雷达水平风同化技术,以及集成致灾大风标准、致灾大风综合数据库等项目成果的台湾海峡大风预报预警业务平台也都投入准业务或业务运行。

 

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