美国气象学会公报(BAMS)论文分享 | 项目回顾:重大国际科学合作项目-台风登陆预报示范项目

文摘   2024-10-11 17:01   北京  




“WMO Typhoon Landfall Forecast Demonstration Project (2010–22): A Decade of Transition from Track Forecasts to Impact Forecasts”详细回顾了这一重大国际科学合作项目——台风登陆预报示范项目(TLFDP),并指出了正在开展工作的领域。



TLFDP是第一个将热带气旋(TC)预报作为研究主题的历时十年的项目。


全球有40个机构/组织/项目参与该项目的活动,该项目取得的成果包括显著扩展了热带气旋数据集,开发和应用了热带气旋预报验证指标,并开发了新的热带气旋预报技术。关于热带气旋预报技巧的重要研究发现也为热带气旋预报技术的未来开发提供了方向。


这些成果中非常明显的一个是从预测热带气旋的特征(包括路径和强度)转向预测热带气旋的影响,并提出了更多概率概念。该项目后期还促进了人工智能和机器学习技术在各种热带气旋分析和预报技术中的应用。尽管TLFDP已于2022年结束,但其核心活动仍通过新的WMO项目和区域合作倡议继续开展。


TLFDP的活动强调并提高了不同类型热带气旋数据集的可用性,包括广泛收集的实时预报、回顾性研究级观测、观测衍生产品和热带气旋相关影响数据。TLFDP研讨会和培训活动为识别关键数据缺口和需要改进现有数据集的领域或者根据广大受众的反馈创建新数据集提供了机会。国际社会对现有数据集的利用率相较以往大大提高。TLFDP还促进了数据集制作者之间的“交互”,并在优质数据集创建、关于其特征的文档或出版物以及数据传播的最佳做法方面取得了进展。


TLFDP通过对数十年来预报技巧改进的一系列深入分析,显著提高了热带气旋预报能力。例如,在过去30年中,路径预报提前期增加了48小时(2天)。通过这些分析,还发现了热带气旋路径预报的进展与客观预报指导和应用策略的发展之间的内在联系。


研究还证明了路径预报技巧在确定热带气旋结构、降水和影响方面的重要性。然而,关于热带气旋登陆过程的预报不确定性、路径预报误差非常大的情况以及对降雨强度和极端降雨事件的预测,仍然存在重大挑战。基于对象的验证指标有助于识别热带气旋降雨预报误差来源,为进一步改进模型提供解释性指导。



此外,还研究了相对突出的关于热带气旋预报技术发展的新思路(例如路径预报中的SEAV方法),这为一系列后续研究提供了启发,并扩展了EPS产品的业务应用。为预报热带气旋强度、降水和结构而开发的新技术提供了纠正模型偏差或有效整合集合的新思路。TLFDP后期见证了与热带气旋预测相关的人工智能或机器学习技术的快速发展,并取得了可喜的成果,例如DNNI、XGBoost和TINT-RI的连续开发。NWP与人工智能的结合将有助于进一步改进热带气旋预报。其他工作包括结合来自社会、经济或社区基础设施的大数据来开发基于影响的预报系统,以改进决策过程并降低灾害风险。


TLFDP的另一个重要成果是每年热带气旋预报验证报告的例行发布。这项活动是独一无二的,因为报告包括许多可用的客观和主观的热带气旋预报指导技术,以及信息性新指标的详细信息。这些报告还考虑了最佳路径数据集引起的不确定性,并包括对EPS产品的验证。此外,TLFDP成功建立了不同于传统指标的新的热带气旋预报验证指标,包括提供更详细或基于对象的信息的指标。TyFET和MET的引入为热带气旋预报验证活动提供了实用工具。


TLFDP的一个关键目标是提高天气预报机构和相关决策者有效利用最先进的热带气旋预报技术的能力。在TLFDP活动期间,单独组织或与并行项目联合组织了八次培训课程和项目研讨会,以及五次调查。这些能力发展活动促成了对新的热带气旋数据和预报技术的积极评价和应用,并将热带气旋研究和业务社区联系起来,促进了宝贵知识的传递、热带气旋数据集和预报产品反馈的收集以及人员培训。许多容易发生热带气旋的国家的预报机构广泛参与培训课程和研讨会,开展研究项目,并参与开发数据集或预报技术。


尽管作为预报示范项目的TLFDP在2022年底结束,但应进一步关注热带气旋预报技术的发展,以提高向用户传达预报不确定性信息的能力,详情请参考WWRP和其他相关国际合作机构(如新成立的亚太台风研究中心(https://www.ap-tcrc.org))的实施计划。


最后,社会科学家的参与非常有限,但他们潜在贡献的重要性在项目一开始就得到认可。应鼓励更多与社会科学相关的行动,并将其纳入未来的项目。 


作者及机构:

🔹Hui Yu,中国气象局上海台风研究所,中国气象局热带气旋数值模拟重点实验室;

🔹Guomin Chen, 中国气象局上海台风研究所,中国气象局热带气旋数值模拟重点实验室;

🔹Wai-Kin Wong, 香港天文台;

🔹Jonathan L. Vigh, 国家科学基金会、国家大气研究中心,科罗拉多州博尔德;

🔹Chi-kin Pan, 香港天文台

🔹Xiaoqin Lu, 中国气象局上海台风研究所,中国气象局热带气旋数值模拟重点实验室;

🔹Jun A. Zhang, 迈阿密大学

🔹Jie Tang, 中国气象局上海台风研究所, 亚太台风研究中心;

🔹Kun Zhao, 南京大学;

🔹Peiyan Chen, 中国气象局上海台风研究所,中国气象局热带气旋数值模拟重点实验室;

🔹Zifeng Yu, 中国气象局上海台风研究所, 亚太台风研究中心;

🔹Mengqi Yang, 中国气象局上海台风研究所,中国气象局热带气旋数值模拟重点实验室;

🔹Jason Dunion, NOAA/AOML/飓风研究部,迈阿密大学;

🔹Zheqing Fang, 中国气象局上海台风研究所, 亚太台风研究中心;

🔹Xiaotu Lei, 中国气象局上海市气象局;

🔹Ajit Tyagi, 印度气象局;

🔹Lianshou Chen, 中国气象科学研究院;

通讯作者:Hui Yu,yuh@typhoon.org.cn





期刊介绍

Bulletin of the American Meteorological Society

本刊是针对大众读者的AMS旗舰期刊,覆盖天气、水和气候领域的同行评审文章、简述、评论和趣事短文。




美国气象学会公报 /

BAMS

ISSN: 0003-0007

eISSN: 1520-0477

https://www.ametsoc.org/index.cfm/ams/publications/bulletin-of-the-american-meteorological-society-bams/




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