运用多模式集成技术预测热带气旋路径
运用多模式集成技术预测热带气旋路径
胡宏俊
2011年9月
利用数值预报模式可以预测热带气旋的路径,然而各模式的预测每每各有不同(见图一),故此需要一套科学方法以决定预测路径。
天文台自2002年开始在业务运作上运用多模式集成预报,至今已有差不多十年时间。根据过往验证结果,集成预报平均表现比单一模式的预报好。这方法的基础版本是采用各模式预测热带气旋位置的平均经纬度作为预测位置。现时天文台使用的集成预报由日本气象厅(JMA)、欧洲中期预报中心(ECMWF)、英国气象局(UKMO)及美国国家环境预报中心(NCEP)的全球数值预报模式所组成,各模式的权数相等,若个别模式的预报路径与其他模式预报路径出现颇大差别,则其角色可能会被剔除。
虽然使用集成预报有助提高预测热带气旋路径的准确度,但在业务运作上仍有一定限制:
为解决第三点问题,天文台在2009年引入向量移动平均法,此方法是把预报模式每24小时热带气旋的移动方向及距离视作一个向量,计算集成预报位置时先将各预报模式的24小时预测向量平均,然后加上实况分析位置以成为24小时预测位置,再将其后24小时间的平均向量加在24小时预测位置上,成为48小时预测位置,如此类推。除能消除因个别模式未能提供预报位置而造成的不合理预报路径外,向量移动集成法亦有助提高预测的准确度。

图一:各预报模式在2011年8月1日预测超强台风梅花的路径。图中可见,UKMO预测梅花会横过台湾后在福建登陆,NCEP则预测梅花移近日本鹿儿岛,可见各模式的预测可以有显著分别。
不同数值预报模式的预测不时存在著很大差别,亦往往分成不同丛集,盲目使用平均经纬度作预报可能会导致不合理的预报路径。预报员会根据各预报模式的主流意见及大气状况,主观判断是否需要剔除个别模式。
由于集成预报由多个预报的平均而成,当大部分预报模式出现向同一方向的错误倾向时,集成预报位置亦难免出现较大误差。
在业务运作上,往往有一个或多个模式未能提供所有24小时、48小时及72小时的预测位置。在较长时间后的预报,如 72小时的预报,由于参与集成预报的模式数目比24及48小时少,使用经纬度平均值可能会导致不合理的移动路径。