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赵坤教授课题组在快速增强台风可预报性研究方面取得新进展
阅读:737次 发布时间:2018-07-19 12:47

赵坤教授课题组在快速增强台风可预报性研究方面取得新进展


近日,大气科学学院赵坤教授课题组与宾州州立大学张福青教授合作,在快速增强台风可预报性研究方面取得新进展,成果以《Dynamics and predictability of the rapid intensification of Super Typhoon Usagi (2013)》为题发表于《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》(影响因子3.454)。论文第一作者为2014级博士研究生刘溯,赵坤教授为通讯作者,南京大学为论文通讯单位。

在过去的三十年中,热带气旋的路径预报水平显著提高,但是对于强度的预报,尤其是快速增强过程的预报,仍然是台风预报的难点和重点。缺少洋面上有效的观测资料是强度预报偏差的一个直接原因。如何利用先进的资料同化方法同化新型的静止卫星资料来改善台风的初始热力、动力信息,从而改进对台风的模拟和强度预报是当前研究的热点。更深层的原因是由于缺少对快速增强过程的准确模拟,对影响台风快速增强可预报性的因子及物理机制的认识也十分匮乏。

本研究利用宾州州立大学张福青教授课题组开发的PSU-WRF-EnKF系统,成功同化高分辨率静止卫星云际风资料, EnKF同化分析改进了对台风的强度和结构的刻画,从而改进了对超强台风天兔(2013)的快速加强过程的预报。预报台风强度误差比没有资料同化的模拟减少了50%(图1)。

Figure 1. EnKF分析场启动的确定性预报的(a)强度(最低海平面气压),(b)路径,(c)与Best Track相比的强度误差。(d)用于同化的卫星云际风资料的分布。

 

研究进一步揭示,超强台风天兔(2013)快速增强过程主要受到内核区域初始条件(包括涡旋强度和湿度场)控制。从EnKF分析场启动的60个成员集合预报,对快速增强启动时间的预报存在约35个小时差异。具有类似强度的初始涡旋,在具有更潮湿的内核对流层时,可以更早的实现涡旋的对称化,启动快速增强过程。敏感性实验发现,内核区域湿度场的差异,可以快速影响到内核区域对流的结构和强度。随后,这些对流强度的差异慢慢的传播和影响到涡旋径向风场(图2)。对天兔(2013)的研究,我们揭示了台风内核区域湿度场的准确刻画对于热带气旋模拟和预报的重要意义。

Figure 2. 方位平均的组合反射率因子和切向风(1 km高度)的演变(a)弱成员,(b)弱成员,但是内核换成强成员丰富的水汽条件,(c)前面两者的差值。

 

本研究受到国家重点研发计划(2017YFC1501703)、国家重点基础研究发展计划(2013CB4301012015CB452801)、国家自然科学基金(413220324127503141230421)、灾害天气国家重点实验室开放研究计划等项目的资助。

Liu, S., Tao, D., Zhao, K., Minamide, M., & Zhang, F. (2018). Dynamics and predictability of the rapid intensification of Super Typhoon Usagi (2013). Journal of Geophysical Research: Atmospheres.

文章地址:  https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2018JD028561