摘要
台风的预报方法大致可分为统计预报和数值预报2种，而在数值预报中，初始场的质量对预报效果有明显作用。本文以统计分析和诊断分析为基础，采用WRF（WeatherResearchandForecasting）模式，通过构造一种新的台风Bogus方案，以及利用3DVar-DA（ThreeDimensionalVariationalDataAssimilation）方法同化台风中心气压，试图改善台风初始场质量，提高其路径和强度的预报效果。 本文针对近30年(1982-2012)我国东部近海151例台风，按照路径与强度进行了统计分析，并挑选3例典型台风（2001年Toraji、2004年Haima与2009年Linfa），利用CFSR（ClimateForecastSystemReanalysis）大气再分析数据辅以MTSAT（Multi-functionalTransportSatellite）卫星云图，在对其加强机制进行了详细的诊断分析后，进一步将分析方法用于全部15例台风。结果表明：1）38%的台风会北上登陆，而在登陆台风中有约26%（15例）会再次发展；2）西风槽前、高空急流入口区右侧、低空急流左侧位置，以及冷暖空气的交汇促进斜压位能的释放，有利于台风再次发展加强；3）再次加强程度较弱的台风潜热释放起重要的作用，而加强程度较强的台风主要靠斜压位能的释放，若同时存在较强的潜热释放的作用，加强程度极容易变得很强。 基于MM5（fifth-generationMesoscaleModel）模式中提供的AFWA(AirForceofWeatherAgency)台风Bogus方案，高山红等构建了能够利用50节与30节风速半径信息的Bogus方案（记为Gao-2005）。本文将Gao-2005方案成功移植到WRF模式，并进行了改进（记为New-2015）。选取2011年9号台风Muifa作为研究对象，利用美国环境预报中心NECP（NationalCentersforEnvironmentalPrediction)提供的FNL（FinalOperationalGlobalAnalysis）再分析数据作为WRF模拟背景场，设计并实施了一系列数值试验，分析了初始场中台风风场结构对其路径与强度的影响。结果表明：1）New-2015方案相对略优于Gao-2005方案；2）台风路径对TC非对称结构十分敏感，特别是近台风中心的最大风速方位和非对称性程度，对台风移向和移速具有重要的作用；3）相对台风外围区域风场，台风内核区域对其强度的影响更显著，且台风强度越强，台风外围范围越小；4）虽然台风风场结构对其路径预报影响显著，但对其强度预报效果影响甚小。 进一步利用3DVar-DA同化台风中心气压的单点观测，尝试改进台风的强度预报。将单点中心气压同化改进为在不同垂直层上同时进行的多点同化，并在Muifa台风的模拟初始场中，选取1000hPa、900hPa、800hPa、700hPa对应各η层上的台风最低气压中心位置同时3DVAR同化台风中心气压，设计并实施了一系列数值模拟敏感性试验，分析了改变初始场中低各层台风中心气压对其强度的影响。结果表明：1）同化900hPa以下各层的中心气压，对台风强度的预报有明显的改善；2）同化900hPa以下各层的中心气压对模拟前48h中心气压与日本气象厅提供的观测资料十分接近，这表明同化后的初始场较真实地反映了台风的实际强度。
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