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为满足台风风雨、强度等精细化业务预报需求,国家气象中心基于GRAPES_MESO区域模式,开展了大量与区域台风数值预报相关的研发工作,建立了区域台风数值预报系统GRAPES_TYM

 

20127月起,区域台风数值预报系统GRAPES_TYM投入准业务运行。在西北太平洋存在台风的情况下,该系统每日运行四次(00、06、12、18UTC启动),进行120小时预报,模式输出间隔3小时,实时提供包括台风路径、强度、台风风雨以及垂直风切变、地气温差、潜热释放率等预报产品。GRAPES_TYM模式区域覆盖台风预报责任海区(90o~171oE0o~51oN),水平分辨率0.15°,垂直方向上采用31层地形追随高度坐标,模式层顶设为35km。模式采用物理过程包括WSM 6-class微物理过程、SAS对流参数化、YSU边界层过程、SLAB陆面过程、MO相似理论表面层参数化以及Dudhia短波辐射和RRTM长波辐射参数化。该系统通过台风初始化方案对初始场中的台风位置、强度等进行调整,获得与实际观测相近的初始台风涡旋。

区域模式台风预报系统建立在中国气象局国家气象信息中心(国家级)IBM高性能计算机系统上。系统流程(图1)包括台风报文检索、背景场资料获取、数据预处理、台风初始化、模式初始场及侧边界生成、模式预报、产品制作及分发、实时检验检验等模块。

1  GRAPES_TYM准业务系统流程图

 

GRAPES_TYM的台风初始化方案基于非线性平衡模式人造涡旋(Wang 1995)和GFDL台风分离技术(Kuriharaet al. 1993, 1995)建立。初始化方案中,首先判别初猜场中是否存在台风浅涡旋,若存在,则将浅涡旋的轴对称部分重定位到观测位置,得到环境场,如果不存在,则将初猜场作为环境场;然后根据环境场内台风观测位置附近的气压与风速等参数对由台风观测报文产生的人造涡旋场强度和结构进行调整,使之与环境场相适应,最终将调整后的人造涡旋场嵌入环境场中,得出模式初始场。在上述涡旋初始化方案中,最为关键的技术在于人造涡旋的构造,既要保证人造涡旋包含必要的观测信息,又要使之与环境场相适应。采用Wang(1995)提出的非线性平衡模式构造斜压涡旋,其切向风分布形式如下:

 1

式(1)中,Vm为地表处最大风速,rm为最大风速半径,r为距台风中心的半径,r0=1000km为涡旋所能影响到最大半径,b为控制涡旋风场水平廓线形态的参数,为模式的垂直Sigma坐标。切向风水平廓线采用e指数形式,将人造涡旋对初始场的调整主要集中台风内核部分,对台风外围基本没有影响,以避免人为改变环境气流的结构。人造涡旋的温压扰动结构通过非线性平衡方程求得,具体推导过程可参见Wang (1995)。涡旋初始化方案中的台风涡旋分离与轴对称部分重定位通过Kurihara et al.(1993, 1995)提出的方法实现,在此不再赘述。

具体参数配置

模式

GRAPES_MESO

区域范围

90o~171oE0o~51oN

格点数

541341

起报时间

00UTC、06UTC、12UTC、18UTC

台风初始化方案

涡旋重定位+强度调整

预报时效

120小时

模式输出间隔

3小时间隔

主要物理过程

微物理过程:WSM  6-class

对流参数化:SAS

边界层:YSU

陆面过程:SLAB