台风预测广东居世界第二
莫兰蒂明日或正面登陆广东,或是我国今年最强台风
广东13日启动气象灾害(台风)Ⅲ级应急响应
记者 杨辉 实习生 曾映雪9月13日,粤东汕头东南方向990公里西北太平洋上,今年第14号超强台风“莫兰蒂”正向闽粤移动。与此同时,广州五山的广东气象台里,“算风”的人们正忙碌地计算着台风未来走向。
南海及西太平洋是世界上台风最多区域,广东则是中国受台风影响最多、影响时间最长、危害最大的省份之一。每年台风对广东造成损失达60亿元。而台风路径、强度、风雨的预报,是世界性难题。2012年以来,广东开发的“南海台风模式”在台风路径预报方面达到世界先进水平,2015年评估结果显示,路径预报误差世界范围仅次于欧洲。但台风强度预报、风雨预报进展依然不大。
“预报还达不到公众心目中的要求,群众老在批评我们报不准。”广东气象台台风首席预报员张东说,台风的结构、内在力学特性人类所知还是很少。
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怎么知道台风生成移动?
用监测的亿万数据解方程
“卫星看不出来三天以后的情况,但基于大型计算机求解天气动力和热力学方程组的南海台风模式就可以提前计算出台风生成、发展和移动。”广州热带海洋气象研究所区域数值预报重点实验室钟水新博士说,他和同事就是广东的“算风人”。
2008年,广东基于我国自主研发的区域数值预报系统GRAPES模式,开发了南海台风模式预报系统预报台风。钟水新的日常工作,就是在位于广州五山的实验室通过该模式计算台风生成、路径、强度和风雨,模式计算结果经后处理系统,形成最终预报产品放到实验室网站上,让对台风敏感沿海人群可以提前预防。
南海已经建成台风立体监测体系:在空中,3颗在轨运行的风云系列静止气象卫星通过卫星云图技术全天候监测。此外还有三颗极轨气象卫星能够对台风实施立体监测;在南海洋面和海岸线,目前有12部多普勒天气雷达;在离岸200公里海上,有5个海上浮标自动气象站,6个石油平台自动气象站和59个华南海岛自动气象站。
台风在离岸200公里外的海域,主要依靠气象卫星进行实时监测。当台风临近或登陆时,借助分辨率更高的地面气象站网、多普勒雷达天气雷达站监测。
算台风是个数据量很大的活,钟水新告诉羊城晚报记者,气象部门首先将卫星、雷达、地面站反馈的某一时刻点初始资料,汇总到南海台风模式的同化系统里面,随后数据汇总入计算机里,求解固定的大气运动方程组得到预报结果。气象专用计算机系统峰值速度已达400万亿次/秒。
南海台风模式可以通过计算提前1-5天预报台风的生成,即台风还没生成,广东就可以算出未来的台风。随着动力过程优化、物理过程的完善和超级计算机使用,算风人可以更精确刻画台风。昔日让气象部门抓瞎的异常路径台风也初步可以算出。
“对于异常台风现在我们目前初步可预报出来。”钟水新说,2012年的台风韦森特,南海台风模式可以提前三四天预报。
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对台风路径预测准确吗?
广东预测水平世界第二
“相比其他台风,南海台风以路径复杂、强度多变而闻名。”广东气象台台风首席预报员张东告诉羊城晚报记者,南海台风模式是中国预报台风主要业务模式之一。
台风形成需要海温在26-29℃,满足其热力条件,海温太高太低的地方不太容易形成台风,南海和西太平洋区域是全球台风最高发区域。
南海台风分为两类,一类是在南海本地生成的台风,一类是在菲律宾以东洋面生成后向西移动进入南海的台风。张东说,由于受到季风活动影响,南海台风的路径要比西太平洋台风路径更为曲折,预报起来也更加困难。南海台风生成后通常不超过3天就会着陆,生命史比较短,变数多,南海经常出现异常路径台风,如台风北翘、台风移入近海后路径急变、打转、回旋等突变途径。
中国沿海有北上广三个台风数值预报中心,其中台风强度预报误差最小的是广东省气象局南海台风模式。北上广三地每年的预测评比中,在路径预报、强度预报、风雨预报三项中,南海台风模式都处于领先地位。2015年评估结果表明,南海台风模式路径误差国际上仅次于欧洲中期天气预报中心。
2013年11月9日,广东省气象局与越南气象部门通过电话、电子邮件会商“海燕”路径、强度,就首次利用了广东省区域数值天气预报重点实验台风模式英文网站的预报产品。最终模式预报和实况基本一致。
随着路径预报进一步准确,2015年南海台风模式的24h、48h和72h平均距离误差分别为73.8公里、118.6公里和178.5公里,相对于2012年路径误差分布减少23公里、58公里和110公里,进步非常显著。
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不同气象台预测矛盾咋办?
靠气象预报员经验判断
“台风运动中力的变化很快,南海台风模式里面虽然计算了各个力,但能否算准确不一定。”张东说,当出现各种数值预报不一致,各气象单位利用公式解方程的结果甚至相矛盾时,就要凭借人——气象台预报员的经验判断,这就是主观预报。
“比如云带来的降水,这个云到底湿度多大,能形成多少水,受地形的影响程度等,其过程非常之复杂。”钟水新说,在将大气实际运动模拟过程中,广州的南海台风模式和北京的中央气象台采取的方案有所不同。另外,不同气象部门对大气运动方程组解法不同,最终带来不同的预报结果。这也就是为何一次台风预报不同的气象部门预报结果有差异。
当数学公式计算结果与实况存在差距,就要靠预报员修订结果。在结合气象卫星等数据后,预报员对大尺度环流背景和海洋热状况对台风的影响进行综合分析,参考以往预报经验,最终作出台风路径、强度、影响范围预报。数据表明,在主观预报上,我国台风预报水平,已优于日本、美国水平。
广东是受台风灾害影响最重的省份,每年登陆广东的台风平均下来有3.7个,惠来神泉港、惠州巽寮湾、阳西沙扒、雷州湾为四大台风登陆地。而在海南、广西、福建登陆华南的台风,均可对广东致灾。
此前广州对于台风“妮妲”的预报,一些群众认为气象部门预报的登陆地点不准,预报范围过大。
“台风的风眼本身就有50公里,登陆点预测中偏差几十公里算正常了,风眼都这么大了。”张东告诉羊城晚报记者,广东海岸线的走向,使得台风运动中角度稍微扭一点点,登陆地点跨度距离就很大,从阳江变到湛江了。
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为何对风雨等预测不够准?
人类对台风还知之甚少
“台风路径和强度预报的准确性最终要体现在台风风雨预报的准确性上,登陆台风的强风和暴雨才是致灾的直接因素。”张东说。
但风雨预报还是气象部门的弱项,目前我国尚无台风大风和暴雨的客观预报方法可供业务预报应用,这是由于台风暴雨的研究涉及不同纬度、不同尺度的环流系统,以及它们之间的相互作用,研究的难度很大。
南海台风模式预报准确度虽然不断提高,但南海台风登陆地点预报范围依然过大、风雨影响出现偏差,这与广东的精细化防台抗灾的要求仍有差距。
“欧洲模式分辨率是12.5公里,将来可能做到5公里,广东目前台风模式分辨率是18公里,将来要做到9公里,这块压力大,竞争也很大。”钟水新说,未来南海台风模式计算网格要缩小到9公里,提高模式分辨率:分辨率越高,模拟台风过程越精细和完善,但同时计算量也就越大,需要超级计算机帮忙。
分辨率提高到9公里的网格后,南海台风模式预报范围可扩大至半个地球:西到索马里,东到关岛,一带一路沿岸的东南亚、印度洋沿岸地区和非洲,都在广东算风人的计算之中。
探索台风内部结构的工作刚刚开展。卫星从太空中看台风,就如同近视眼的人没戴眼镜看东西,始终无法看清台风内部结构。2015年10月,国家气象局上海台风研究所在海南发射火箭进入“彩虹”云团,将多枚下投式探空仪送入云团中心区域,实时传送台风内部的高质量观测数据。
一些国家和地区开展台风飞机观测,通过飞机观测所获得的宝贵的现场观测数据。但中国气象部门还未有这方面条件。
对于正在移动的超强台风莫兰蒂,气象部门专家说,跟预报工作同等重要的是居民加强对台风灾害的重视,另外城市建设规划中要考虑台风危害。
制图/黄文倩