台风预报,说到底是个找线索拼图的事。手里攥着的资料永远不嫌多,卫星云图、雷达回波、地面站数据、探空气球传回来的垂直廓线、海洋浮标的实时水温。一个台风的胚胎还在热带辐合带里打转,名字都没有,编号也就是个扰动,这时候各家数值模式给出的路径预报能差出上千公里。信谁。没法全信。模式之间的分歧本身就是一种信息,告诉你这个系统的不确定性有多大。

台风强度预报的核心难点在于对流爆发的位置与强度难以捉摸。眼墙置换过程,往往几个小时之内就能让一个超强台风降格为强台风,风速掉个二三十节不稀奇。卫星微波扫描能透过浓密的卷云罩看到内部结构,低层环流中心是不是裸露,深对流有没有切离到风切变下游方向,这些细节盯着单张可见光云图根本看不全。预报员得反复切动画,看水汽通道,看眼区温度变化。

外推法。照着过去几小时移向移速往后画线。听着粗糙,管用。尤其在短临预报时段,未来六到十二小时,外推的准确率经常压过数值模式。因为模式对台风内核动力过程参数化不到位,动不动就报出个不规则摆动,实际移向稳得很。外推法的边界在于引导气流突变的时候,副热带高压突然西伸或东退,西风槽猛地南甩,台风路径立马拐弯。这种节点上,外推法失效。得看集合预报的离散度分布。

集合预报的离散度大,说明可预报性低;离散度小且各成员路径一致收束,那是高信心的预报信号。欧洲中心集合预报、美国全球集合预报系统、日本气象厅的台风集合,三套产品摆在台面上交叉比对。某一个成员报出极端路径,比如直扑珠三角或忽然北上转向,别的成员都没反应,那大概率是个体噪声。多数成员在某个登陆点附近集中,甭管模式本身准不准,这个信号得重视。

台风发生发展的预报方法

统计动力模式,像日本的GSM、美国的HWRF、我们自己的区域台风模式,核心是把历史台风数据库里的相似个例掏出来,结合当前实况做加权订正。这套方法对付路径还行,强度预报方面各家都不好意思拍胸脯。快速增强事件的命中率全球平均水平也就三四成。前年有个台风在吕宋岛以东洋面,十二小时内从热带风暴窜到强台风级别,所有模式都没抓住爆发时点。海温三十度以上、垂直风切变小、高空有双流出通道,这些条件摆着,报不报得出来看模式对内部对流参数化的敏感度。

卫星反演的微波亮温资料对判断台风内部中尺度结构演变至关重要。低层暖核、高层冷云盖、眼区下沉气流,微波通道能剥开外层面纱。有时候可见光云图显示眼区浑圆清晰,形态漂亮,微波一扫发现眼墙东侧薄弱,对流分布不对称,强度维持不了多久。这类判断依赖预报员对卫星产品的熟悉程度。AMSU、ATMS、SSMIS这些载荷的扫描数据每六小时更新一轮,加密观测时次更密。

再往下落到预报作业环节。实况位置每三小时一定一次位,靠卫星云图人工比对,Dvorak技术从可见光和红外云型估测强度。T指数、CI指数、风圈半径估算。这套流程标准化程度高,不同预报中心定出来的强度上下浮动不超过十节。路径方面,多模式集成方法把各家模式的预报场取加权平均,权重系数根据近期表现动态调整。机器跑出来的多模式集成路径图发到预报员手里,跟外推路径、气候持续性路径摆一起看。

海气相互作用这块容易漏。台风抽吸下层冷水上翻,导致海表温度下降,尤其是移速慢的系统,走过的海面留下一道冷水尾迹。后头跟上来的第二个台风如果沿着这条冷水带移动,强度发展受限。这种反馈效应不是所有模式都耦合得好。预报员得查海温实况再分析资料,看混合层深度够不够厚,暖水有没有被前一个台风吹凉。

地形作用在台风靠近陆地时对风雨分布的重塑效果立竿见影。台湾中央山脉能把一个对称环流劈成两半,背风坡诱生副中心,原中心填塞消亡,新中心跳跃式取代。这个过程几小时内完成。登陆华东沿海时,浙江南部山脉对偏东气流的强迫抬升让暴雨中心偏离台风本体,集中在迎风坡一侧。这种中小尺度地形雨带精细预报依赖高分辨率区域模式,以及预报员对局地地形降水气候背景的熟悉。

引导气流的垂直权重分配也是一门手艺。弱系统,低层环流容易被地形摩擦拖住,引导层取低一点,比如850百帕到700百帕。强台风垂直贯穿深厚,引导层得取深平均,从850百帕一路积到300百帕。不同强度不同季节用的权重系数有差异。夏季副高强盛,深层东南气流主导,台风路径偏西分量大。秋季冷空气渗透,低层东北风把台风往西推,高层西南风想往北拽,垂直风切变增大,路径容易出现折角。秋季台风路径预报难度陡增,很多时候临到跟前了还得调整登陆地段。

台风发生发展的预报方法

预报员最终发布的确定性预报路径和强度,是综合多源信息后的主观决策产物。不是简单取模式平均,也不是盲目跟着上一时次的预报惯性走。模式形势场如果出现剧烈调整,比如副高断裂、高空冷涡卷入,预报思路就得跟着转。这个过程需要查阅各层天气图、剖面图、时间序列图。盯着某一个时次的预报结果下结论容易栽跟头。多看几个起报时次的演变趋势,看模式预报场的连续性。

台风眼墙内的中尺度涡旋活动,速度极快,几分钟到几十分钟转一圈。地面自动站测到的气压谷值、风速骤升,背后往往是眼墙中尺度涡旋扫过。这类结构的可预报性几乎为零。雷达径向速度图上看得到速度模糊区域中的奇异值,来不及报,只能临近预警。风速估计上,卫星散射计能提供洋面风场反演,但强风条件下反演精度下降。飞机穿眼观测数据最直接,没有飞机侦察的海域,靠卫星云图经验判读。

海面风圈半径的估算对防台风部署意义直接。七级风圈、十级风圈画多大,影响区域差出一个省。非对称结构常见,右半圆风圈往往比左半圆大一圈,移速叠加环境气流。用历史台风风圈半径气候背景做参考,结合当前环流尺度做微调。模式输出的风场格点产品在大风圈界定上只能当参考,边界层参数化方案不同,风场分布形态差异不小。

临近登陆时段的短时预报,雷达回波外推、定量降水估计、风暴追踪算法一齐上。中气旋识别、龙卷潜势判断。台风外围螺旋雨带里经常孕育超级单体,移入陆地后产生局地强风龙卷。这类次生灾害尺度更小,落区分散,靠多普勒雷达的径向速度场盯住强切变区。台风本体降水还没到,外围雨带已经先制造麻烦。

一整条预报链条走下来,从一周前的路径趋势展望,到三天内的登陆范围锁定,再到登陆前一天的精细化风雨落区发布。每个节点上用到的方法侧重不同。早期依赖全球模式大形势判断,中期看集合预报离散度收敛,后期以区域高分辨模式和外推为主。没法用单一方法贯穿全程。预报员脑子里同时转着好几套思路,互相印证,有矛盾就深挖矛盾背后的物理原因。等矛盾理顺了,预报结论自然就出来了。