ISSN 1004-4965

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对三次浙江台风强降水过程的多模式预报评估

何牧 余贞寿

何牧, 余贞寿. 对三次浙江台风强降水过程的多模式预报评估[J]. 热带气象学报, 2025, 41(6): 872-883. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.070
引用本文: 何牧, 余贞寿. 对三次浙江台风强降水过程的多模式预报评估[J]. 热带气象学报, 2025, 41(6): 872-883. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.070
HE Mu, YU Zhenshou. Multiple Models Forecast Evaluation of Three Typhoon-induced Heavy Precipitation Events over Zhejiang Province[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2025, 41(6): 872-883. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.070
Citation: HE Mu, YU Zhenshou. Multiple Models Forecast Evaluation of Three Typhoon-induced Heavy Precipitation Events over Zhejiang Province[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2025, 41(6): 872-883. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.070

对三次浙江台风强降水过程的多模式预报评估

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.070
基金项目: 

国家自然科学基金项目 U2342202

详细信息
    通讯作者:

    余贞寿,男,浙江省人,研究员级高级工程师,主要从事灾害天气数值模拟与机理研究。E-mail:yuzhenshou@163.com

  • 中图分类号: P426.62

Multiple Models Forecast Evaluation of Three Typhoon-induced Heavy Precipitation Events over Zhejiang Province

  • 摘要: 中国东南沿海地区台风强降水极易引发严重灾害,造成巨大的经济损失和人员伤亡。本文基于浙江省96个国家级气象观测台站的逐小时降水资料,评估了6个区域及3个全球业务数值天气预报模式在2021—2023年三次对浙江影响最大的台风强降水过程中的预报表现。结果表明,(1)对于24 h累计降水量,小雨及以上量级预报ETS、综合评分方面区域模式略优于全球模式。而暴雨预报模式间差异较大,“烟花”和“杜苏芮”过程中ECMWF预报ETS最佳,“梅花”过程则为CMA-TRAMS9最好。(2)10 mm·(3 h)-1及以上强度降水是三次台风过程总降水的主要贡献者,3 km区域模式对该量级降水预报ETS略优于其余模式,其中CMA-MESO3对“烟花”和“杜苏芮”预报表现最好。(3)“烟花”和“杜苏芮”过程中,全球和区域模式均在浙江东部沿海台站预报出过多的降水,主要受模式中降水频率和强度高估的共同影响。各模式基本能预报出“烟花”登陆前降水的清晨峰值,但“烟花”登陆后降水日变化模式间预报差异较大,其中ECMWF、CMA-MESO3和CMA-BJ9对登陆后降水主峰值时间预报更为准确。而“杜苏芮”过程中,仅CMA-GD3对登陆后降水日变化的单峰结构和峰值时间预报最为准确,其余各模式对台风登陆前后降水日变化的预报均相对实况偏差明显。研究结果可为模式改进及台风预报服务提供参考依据。

     

  • 图  1  三次台风影响下浙江各台站累计降水量(a~c,mm)、最大3 h降水强度(d~f,mm·(3 h)-1)的分布

    a、d为“烟花”台风降水过程;b、e为“梅花”台风降水过程;c、f为“杜苏芮”台风降水过程;a~c中黑色三角形对应表 1中最大累计降水中心台站。

    图  2  三次台风降水过程中不同强度降水的发生频率(a~c,单位:%)、降水量占比(d~f,单位:%)

    a、d为“烟花”台风降水过程;b、e为“梅花”台风降水过程;c、f为“杜苏芮”台风降水过程。

    图  3  不同量级24 h累计降水的ETS评分

    图  4  不同量级日降水量的预报综合评分图

    图  5  “烟花”台风过程中10 mm·(3 h)-1及其以上强度降水在24 h预报时效内逐3 h预报ETS(a)、FAR(b)、MR(c)评分的箱线图;(d~f)、(g~i)分别对应“梅花”、“杜苏芮”过程预报降水,虚线代表中位数连线

    图  6  烟花过程中模式与观测平均3 h降水之差(mm·(3 h)-1,模式结果减去观测值)

    黑色三角形为表 1中对应最大累计降水中心台站,正方形框区中心台站为后续日变化分析中选取的累计降水中心代表站。

    图  7  图 6,但为“杜苏芮”台风影响下的降水过程

    图  8  烟花”影响下模式各台站的降水频次和强度预报偏差分布(模式结果减去观测值)

    其中填色代表降水频次偏差,三角形和圆点分别代表降水强度正偏差、负偏差;黑色三角形为表 1中对应最大累计降水中心台站。

    图  9  图 8,但为杜“苏芮台”风影响降水过程

    图  10  “烟花”过程中观测和模式预报的降水中心附近代表性台站(58468站)的台风登陆前平均降水量日变化(台风登陆前3天降水的平均日变化,LST,结果均作日平均值标准化)(a),台风登陆后3天的平均降水日变化(b)。(c~d)同(a~b),但为“杜苏芮”影响下58750站降水日变化

    Y轴中数字为平均的3 h降水量,两个代表性台站位置分别位于图 6图 7中正方形框区中心。

    表  1  三次台风概况

    台风(编号) 起止时间 登陆情况 评估时段 最大过程累积降水站点
    烟花(2106) 2021-07-16T12:00—07-31T00:00 2021-07-25T04:30在浙江省舟山市普陀区登陆(42 m·s -1,960 hPa),2021-07-26T01:50在浙江省平湖市第二次登陆(42 m·s -1,960 hPa) 2021-07-22T00:00—07-28T00:00 余姚市大岚镇丁家畈1 034 mm
    梅花(2212) 2022-09-06T06:00—09-16T21:00 2022-09-14T12:30在浙江省舟山市普陀区登陆(42 m·s -1,960 hPa),2022-09-14T16:30在上海市奉贤区第二次登陆 2022-09-11T00:00—09-16T00:00 余姚市大岚镇夏家岭707 mm
    杜苏芮(2305) 2023-07-20T12:00—07-31T00:00 2023-07-28T01:55在福建省晋江市沿海登陆(50 m·s-1,945 hPa) 2023-07-25T00:00—07-31T00:00 文成县桂山乡三垟889 mm
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    表  2  模式名称及其空间分辨率、预报范围

    模式 水平分辨率 模式区域覆盖范围
    CMA-MESO3 3 km 70~145 °E,10~60.10 °N,
    CMA-SH3 3 km 106.61~136.03 °E,17.38-43.41°N
    CMA-GD3 3 km 93.64~126.34 °E,16.60~42.88 °N
    CMA-BJ9 9 km 60.59~149.40 °E,13.51~57.74 °N,
    CMA-SH9 9 km 52.79~157.19 °E,7.3-59.8 °N
    CMA-TRAMS9 9 km 70~160 °E,0.8~54.8 °N,
    ECMWF 12.5 km 全球
    CMA-GFS 25 km(2023年5月22日后为12.5 km) 全球
    NCEP-GFS 25 km 全球
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    表  3  降水量观测与预报二分类列联表

    观测 OY ON
    FY NA NB
    FN NC ND
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    表  3  模式和观测的过程累计降水空间相关系数

    模式 “烟花”过程 “杜苏芮”过程
    CMA-GFS 0.61** 0.49**
    ECMWF 0.76** 0.31**
    NCEP-GFS 0.78** 0.57**
    CMA-BJ9 0.71** 0.75**
    CMA-SH9 0.73** 0.22**
    CMA-TRAMS9 0.69** 0.34**
    CMA-SH3 0.78** 0.09
    CMA-GD3 0.72** 0.61**
    CNA-MESO3 0.83** 0.70**
    注:**代表通过0.01水平的显著性检验。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-07-25
  • 修回日期:  2025-09-22
  • 刊出日期:  2025-12-20

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