热带气旋路径的动态权重集成预报方法及2000年试验.pdf

热带气旋路径的动态权重集成预报方法及2000年试验 周亦平 (浙江省气象台，杭州310021) 提要 根据西北太平洋热带气旋路径客观预报的特点，设计了一种动态权重集成预报方案，以多种 客观预撮方法的平均距离误差为评估参数，尤其注重各方法从起报到实时预报之间的平均距离误 差，经过相应的转换，赋予各方法动态归一化权重系数，从而完成预摄集成。2000年台汛期期间试 验预报表明，该集成方法简单实用，在一定程度上提高丫台风路径综合预测水平。 关■调：台风路径集成预报动态权重 1 引 言 由于影响台风路径变化的因子很多，至今尚没有一种客观预测方法能显示出较为稳定的 预溅效果，尽管如此，每种方法在一定程度上提供了一些有用的馆息，在实际预报当中。对这些 方法的预报，预报员往往根据经验进行综合判断，其主观性强，预报效果不稳定，有时甚至导致 预报失败，因此有必要采用一种客观的集成预报方法将各种客观预报方法加以集成，提取有用 的信息并克服综合预报、决策中的主观性。提高台风路径综合预测的能力，为此，我们设计Y『一 种不受样本多少限制的动态权重集成预报方法，并在2000年台风预报当中进行了集成试验。 2基本思路 我们知道，集成预报的关键是如何确定权重系数，倒如采用简单的算术平均，或采用线性 回归法，或根据各方法的历史预报技巧进行设定。简单的算术平均即等权法不能充分体现历史 预报效果好的子方法的优势，通常不能得到最优集成预报；而线性回归法要求样本长，由于国 内外数值模式改进频繁，该方法容易出现历史资料拟合好而在应用过程中预报准确率下降的 问题。目前．国内采用较多的还是以历史预报评估参数为权重的集成预报方法，因此，本文根据 台风路径集成预报的特点，设计了一种采用北京数值、上海数值、日本数值台风路径客观预报 方法作为集成子方法。距离误差作为历史预报评估参数，并以该参数为权重进行集成的预报方 法．但在实际应用过程当中，我们发现各客观方法的24h预报的多年平均距离误差基本相当 (表1为最近3年的情况)，如果以此作为权重进行集成，其集成效果由于集成中的权重差异较 小而受到影响，可能其结果等同于算术平均法。从近几年各方法预报水平来看，虽总体相差不 大，但由于预报着眼点的不同，有时某方法对某种高低层形势场下的台风其预报效果和稳定性 比其他方法好，而对另～形势场下的台风，叉是另一方法表现较为出色，而且这种差异有时是 相差较大的。在这种情况下，前面提到的集成方法就体现不出这种差异而对各子方法一视同 仁。因此我们提出动态权重的概念，在集成方案中，采用子方法从起报时次到实时预报之间的 ·115· 平均误差作为历史预报评估参数来形成各子方法的权重。该权重系数一方面体现丁各子方法 在本次形势场下的台风的不同预报效果，另一方面也反映了在集成方案中我们更加注重各方 法最近的预报能力。由于该权重系数随不同的台风藕变化，集成方法就能充分剥用各方法对不 同形势场下台风的预测能力，从而提高综合预报水平。 衰l吝方法1996～1998年预报误差(单位：km) 注：表巾辩杠前后分别为误差值和两报次数 3集成预报方案与流程 3．1集成颓报中子方法的选定和预报效果的评定 (1)20世纪90年代以来，以数值天气预报为主的台风路径客观预报的准确率有r明显的 提高，24小时客观预报误差的量级已同综合预报基本相当。从长远来看，客观预报是未来台风 路径预报发展的主要方向，因此，在本集成预报方案中，主要采用国内外的台风路径客观预报 方法。考虑到预报水平和实用性(主要考察发报次数)两个因素，选择北京数值、上海数值、日本 数值作为本集成预报的子方法。 (2)台风路径预报水平目前主要是考察其距离误差、方向误差、速度误差和相对于PC法 的技巧水平。考虑到本集成法的特殊性，我们采用距离误差来考察预报效果，通过相应的转换． 形成各于方法的权重系数。距离误差的计算公式为： (1) E一6371×aYCCO