西北太平洋熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)偏差分析

許鈺佳，陳長霖*，彭旭東，劉 磊,3

(1.復(fù)旦大學(xué) 大氣與海洋科學(xué)系，上海 200438；2.中國人民解放軍 31010部隊(duì)，北京 100081；3.國防科技大學(xué) 氣象海洋學(xué)院，湖南 長沙 410073)

0 引言

有賴于衛(wèi)星遙感、雷達(dá)、浮標(biāo)等數(shù)據(jù)資料的充實(shí)，數(shù)值模式的發(fā)展，集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用[1-3]和預(yù)報(bào)分析技術(shù)的進(jìn)步，自20世紀(jì)90年代起，熱帶氣旋預(yù)報(bào)水平明顯提升。相較于熱帶氣旋的強(qiáng)度預(yù)報(bào)，路徑預(yù)報(bào)水平的提升更加明顯[4-5]。據(jù)中國氣象局上海臺(tái)風(fēng)研究所每年發(fā)布的西北太平洋熱帶氣旋預(yù)報(bào)評估，2012年中央氣象臺(tái)24 h熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)誤差首次低于100 km[6]，2015年以后則基本低于70 km[7-8]。

目前熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)誤差研究大多側(cè)重于預(yù)報(bào)誤差的年趨勢準(zhǔn)確度分析[9-10]，預(yù)報(bào)誤差的空間分布特征較少受到關(guān)注。有限的研究顯示熱帶氣旋預(yù)報(bào)誤差具有空間分布特征[11-12]。例如，余錦華 等[11]發(fā)現(xiàn)，南海平均熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)誤差大于西北太平洋。占瑞芬 等[12]對中國氣象局中央氣象臺(tái)、日本氣象廳、美國聯(lián)合臺(tái)風(fēng)預(yù)警中心和韓國氣象局的4種綜合預(yù)報(bào)方法進(jìn)行評估，給出24 h預(yù)報(bào)誤差的區(qū)域分布，發(fā)現(xiàn)4家機(jī)構(gòu)的結(jié)果較為相似，呈現(xiàn)3個(gè)小誤差區(qū)域及3個(gè)大誤差區(qū)域。PENG et al[13]對比了中國氣象局、日本氣象廳和美國聯(lián)合臺(tái)風(fēng)預(yù)警中心的預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，評估西北太平洋2005—2014年期間熱帶氣旋預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)主要區(qū)域有較大偏差：一個(gè)是由南中國海和菲律賓東部海域組成的低緯度地區(qū)；另一個(gè)是由日本南部海域和日本東部海域組成的中緯度地區(qū)。當(dāng)熱帶氣旋進(jìn)入低緯度區(qū)域時(shí)，速度偏差和方位偏差同時(shí)存在，而在中緯度區(qū)域則主要是預(yù)報(bào)偏慢的速度偏差。總體上，熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)誤差特別是其空間分布仍待進(jìn)一步研究。例如，平均而言，主觀預(yù)報(bào)會(huì)在東、南、西、北方位上的哪些方位具有偏向性，這些主要的方位誤差又主要發(fā)生在哪些海區(qū)，這些問題都需要進(jìn)一步回答。

除了熱帶氣旋預(yù)報(bào)路徑誤差空間分布特征研究外，前人也開展了相應(yīng)的誤差產(chǎn)生機(jī)制分析。目前認(rèn)為主要的機(jī)制包括：(1)大尺度環(huán)境場作用，如季風(fēng)[14]、對流層高層渦旋[15]等大尺度引導(dǎo)氣流[11,13,16]；(2)大尺度環(huán)境場和熱帶氣旋內(nèi)部結(jié)構(gòu)共同作用[17-19]；(3)其它可能的動(dòng)力熱力要素作用，包括熱帶氣旋-陸面相互作用[20]、與下墊面海洋的相互作用[21]、不對稱平流場[22-23]、垂直剪切和氣旋的斜壓性[24]等；(4)人為因素作用，如占瑞芬 等[12]提出不同機(jī)構(gòu)間的路徑預(yù)報(bào)誤差空間分布不同，或許與機(jī)構(gòu)關(guān)注的重點(diǎn)海域不同有關(guān)。研究表明，西北太平洋熱帶氣旋路徑偏折主要被副熱帶高壓所產(chǎn)生的引導(dǎo)氣流所主導(dǎo)[25]。例如年代際尺度上，西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度變化可能導(dǎo)致生成于15°N以北并向北移動(dòng)的一類熱帶氣旋的經(jīng)向移動(dòng)[26]；而由中東部太平洋和熱帶大西洋的海溫異常造成的其中一種西北太平洋副熱帶高壓變率模式，可以使熱帶氣旋生成位置向東南或西北移動(dòng)，進(jìn)而影響熱帶氣旋的移動(dòng)軌跡[27]。WU et al[28]指出，北轉(zhuǎn)型突變路徑比西轉(zhuǎn)型預(yù)測誤差更大，一個(gè)可能原因是前者主要受天氣尺度影響，而副熱帶高壓向西擴(kuò)展導(dǎo)致的環(huán)境風(fēng)場增強(qiáng)對西南風(fēng)轉(zhuǎn)向有較大的抵消作用。西北太平洋副熱帶高壓對熱帶氣旋生成和移動(dòng)的影響已有一定研究，但副熱帶高壓與路徑預(yù)報(bào)誤差空間分布特征的關(guān)聯(lián)仍有待探索。

因此，本研究從整個(gè)西北太平洋熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)誤差的空間分布特征入手，著重分析方位偏差的空間分布特征，同時(shí)研究誤差分布與副熱帶高壓形態(tài)和位置的聯(lián)系。

1 數(shù)據(jù)與方法

本研究以2005—2018年間西北太平洋335個(gè)熱帶氣旋為對象(圖1)，包括熱帶低壓、熱帶風(fēng)暴、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴、臺(tái)風(fēng)、溫帶氣旋等多種強(qiáng)度。根據(jù)最佳路徑數(shù)據(jù)集，路徑點(diǎn)主要分布于10°N—40°N，110°E—150°E區(qū)域，涵蓋整個(gè)西北太平洋熱帶氣旋活躍區(qū)。PENG et al[13]研究表明，中國氣象局中央氣象臺(tái)(China Meteorological Administration, CMA)、日本氣象廳(Japan Meteorological Agency, JMA)、美國聯(lián)合臺(tái)風(fēng)預(yù)警中心(Joint Typhoon Warning Center, JTWC)等機(jī)構(gòu)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度具有相似性，考慮到日本氣象廳預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)樣本量相對充足，本研究選用日本氣象廳的6 h主觀預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，研究結(jié)果對中國氣象局中央氣象臺(tái)等其他機(jī)構(gòu)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)也都成立(圖略)。JMA預(yù)報(bào)時(shí)效有0、12、24、36、48、72、96、120 h，預(yù)報(bào)要素包括經(jīng)度、緯度、最大風(fēng)速、中心氣壓。JMA發(fā)布96、120 h預(yù)報(bào)的時(shí)間較短，為使用盡量長的時(shí)間序列數(shù)據(jù)以保證研究結(jié)果的統(tǒng)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)性，本文只針對0、24、48、72 h四個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)效的結(jié)果進(jìn)行分析。以日本氣象廳的熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集(RSMC Tokyo-Typhoon Center Best Track Data)為熱帶氣旋實(shí)際路徑數(shù)據(jù)，預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)皆為6 h 間隔，經(jīng)緯度統(tǒng)一精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。

研究采用的路徑預(yù)報(bào)誤差計(jì)算公式為

(1)

式中：x為熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)經(jīng)度偏差，x0為目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際經(jīng)度值，x1為預(yù)報(bào)路徑經(jīng)度值；y為熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)緯度偏差，y0為目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際緯度值，y1為預(yù)報(bào)路徑緯度值。x>0表示預(yù)報(bào)點(diǎn)位于實(shí)際路徑點(diǎn)的東側(cè)，y>0表示預(yù)報(bào)點(diǎn)位于實(shí)際路徑點(diǎn)的北部，以此類推。

根據(jù)公式(1)計(jì)算所有熱帶氣旋路徑格點(diǎn)上各個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)效的方位偏差，統(tǒng)計(jì)2005—2018年14 a 間熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)方位誤差分布，利用直接最小二乘法對方位偏差分布進(jìn)行橢圓擬合，網(wǎng)格間隔為0.1°×0.1°。其中統(tǒng)計(jì)誤差點(diǎn)落入第一象限表示為預(yù)報(bào)偏差在東北方向，以此類推。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)量隨預(yù)報(bào)時(shí)效增大而逐漸減少，這是由于一些生命周期短的熱帶氣旋從生成到消亡只有1～2 d，因此其沒有48、72 h預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)。

在副熱帶高壓對熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)結(jié)果影響方面，本文采用由美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(National Centers for Environmental Prediction, NCEP)和美國國家大氣研究中心(The National Center for Atmospheric Research, NCAR)聯(lián)合制作的NCEP/NCAR再分析資料數(shù)據(jù)集，選用6 h平均的500 hPa高度場觀測資料，空間分辨率為2.5°×2.5°，時(shí)間涵蓋2005—2018年。

計(jì)算副熱帶高壓的各項(xiàng)指數(shù)以衡量當(dāng)日或當(dāng)月的副熱帶高壓形態(tài)和活動(dòng)時(shí)，選擇中國氣象局國家氣候中心(National Climate Center, NCC)的逐日西太平洋副熱帶高壓監(jiān)測產(chǎn)品，采用面積指數(shù)(GM)、強(qiáng)度指數(shù)(GQ)、脊線位置(GX)、西伸脊點(diǎn)(GD)四個(gè)監(jiān)測要素[29-30]。GM表征西太平洋副熱帶高壓范圍大小，即在10°N以北、110°E—180°E范圍內(nèi) 500 hPa 高度場所有≥5 880 gpm(geopotential meter, 位勢米)的格點(diǎn)所圍成的面積總和。GQ衡量西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)弱，即在10°N以北、110°E—180°E范圍內(nèi)500 hPa 高度場所有≥5 880 gpm的格點(diǎn)所圍成的面積與該格點(diǎn)高度值減去5 870 gpm差值的乘積的總和。GX表征西太平洋副熱帶高壓南北位置，即在10°N以北、110°E—150°E范圍內(nèi)500 hPa高度場 5 880 gpm 等值線所包圍的西太平洋副熱帶高壓體內(nèi)緯向風(fēng)切變線，即所在緯度位置的平均值(若不存在5 880 gpm等值線，則定義5 840 gpm等值線內(nèi)的緯向風(fēng)切變線所在緯度位置的平均值；若在某月不存在5 840 gpm等值線，則以該月的歷史最小值代替)。GD表征西太平洋副熱帶高壓最西點(diǎn)位置，即在10°N以北90°E—180°E范圍內(nèi)，500 hPa高度場上 5 880 gpm 最西格點(diǎn)所在的經(jīng)度值(若在90°E以西則統(tǒng)一計(jì)為90°E；若在某月不存在5 880 gpm等值線，則以該月的歷史最大值代替)。

為探究東北-西南預(yù)報(bào)偏差與副熱帶高壓分布的關(guān)系，將東北-西南偏差的預(yù)報(bào)時(shí)刻對應(yīng)的500 hPa高度場進(jìn)行合成分析，再將合成結(jié)果作差(西南偏差氣壓場減去東北偏差氣壓場)可得東北-西南偏差氣壓場差異圖。

青櫻不覺苦笑，柔聲道：“你生下三阿哥才三個(gè)多月，這樣跟著我疾走，豈不傷了身子？”青櫻見她身體姿孱孱，愈加不忍，“是我不好，沒察覺你跟著我來了?！?/p>

計(jì)算熱帶氣旋移動(dòng)方向時(shí)，以正北方向?yàn)槠瘘c(diǎn)，扇形網(wǎng)格大小為6°，向西逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，向東順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為負(fù)，即正北為0°，正西為90°，正南為180°，正東為-90°。

本文平面空間圖采用米勒投影方式。

2 結(jié)果與分析

2.1 2005—2018年熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)方位誤差空間分布

2005—2018年熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)方位誤差總體特征為，隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的增大，預(yù)報(bào)誤差也逐漸增大。表1為所有預(yù)報(bào)誤差的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，0 h預(yù)報(bào)時(shí)，經(jīng)緯度方位偏差平均值為-0.01°；距離偏差平均值為17.46 km，標(biāo)準(zhǔn)差小于25 km，表明預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度和精度都很高。隨著預(yù)報(bào)時(shí)效增大，平均預(yù)報(bào)誤差也不斷增大，距離偏差平均值從24 h的97.21 km，增大到72 h的264.19 km，數(shù)值與陳國民 等[6-8]研究相符；相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)差也從24 h的63.48 km，增大到72 h的178.79 km, 表明預(yù)報(bào)時(shí)效越長，偏差分布越分散。同時(shí)0、24、48、72 h四個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)效中，方位偏差的經(jīng)緯度平均值均小于0，即平均方位偏差位于第三象限西南方位。統(tǒng)計(jì)還發(fā)現(xiàn)，每個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)效中，經(jīng)度偏差均值和標(biāo)準(zhǔn)差皆大于緯度偏差均值和標(biāo)準(zhǔn)差，可見熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)主觀方法在經(jīng)度方向的平均誤差值和離散程度均大于緯度方向。

表1 0、24、48、72 h路徑預(yù)報(bào)中偏差的均值和標(biāo)準(zhǔn)差Tab. 1 The mean and standard deviation for forecast errors in 0, 24, 48, 72 hour TC track forecast

圖2 日本氣象廳2005—2018年熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)0、24、48、72 h方位偏差分布Fig.2 Distribution of direction biases in 0, 24, 48, 72 hour TC track forecast during 2005 to 2018 from JMA data(網(wǎng)格間隔為0.1°×0.1°，顏色表示落在網(wǎng)格內(nèi)的偏差點(diǎn)個(gè)數(shù)，百分比表示落在各個(gè)象限內(nèi)的偏差點(diǎn)與采樣點(diǎn)總數(shù)的比例，其中落在正東和正北統(tǒng)計(jì)入第一象限、落在正南和正西統(tǒng)計(jì)入第三象限。紅色虛線表示最小二乘擬合的橢圓曲線，“+”表示橢圓中心。)(The grid interval is 0.1°×0.1°, and the color represents the number of errors in the grid. The percentage represents the ratio of error points in each quadrant to the total number of sampling points, where those falling in the east and north are counted as the first quadrant, and the south and west are counted as the third quadrant. The red dashed line represents the ellipse fitted by the least square method, and the red “+” indicates the center of the ellipse.)

利用直接最小二乘擬合方法，對方位偏差分布進(jìn)行橢圓擬合(圖2)，曲線參數(shù)見表2。在0 h預(yù)報(bào)時(shí)，擬合橢圓的中心坐標(biāo)為(-0.04°E，-0.16°N)，偏心率為0.83，距x軸偏轉(zhuǎn)角度為35.60°，擬合橢圓覆蓋超過90%的偏差點(diǎn)；在24、48、72 h預(yù)報(bào)時(shí)，橢圓中心坐標(biāo)都為負(fù)值，這與表1統(tǒng)計(jì)的均值偏差為西南向一致；橢圓偏心率介于0.77～0.81之間，表明偏差在各個(gè)方位分布是不均勻的；偏轉(zhuǎn)角度介于20.57°～25.45°之間，表明誤差方位分布主要在東北-西南方向。由統(tǒng)計(jì)誤差在各個(gè)象限的分布比例可知，方位偏差在第一象限和第三象限所占比例都顯著大于第二和第四象限，且預(yù)報(bào)時(shí)效越長，差別越大。在24、48、72 h預(yù)報(bào)中，東北-西南偏差分別占61.62%(東北方位偏差占24.83%，西南方位偏差占36.79%)、64.02%(東北方位偏差占26.54%，西南方位偏差占37.48%)和66.94%(東北方位偏差占27.13%，西南方位偏差占39.81%)，說明時(shí)效越長的預(yù)報(bào)中，偏差在東北-西南方向分布的傾向越顯著。

表2 0、24、48、72 h路徑預(yù)報(bào)方位偏差直接最小二乘擬合的橢圓曲線參數(shù)Tab.2 The parameters of the ellipse fitted by direct least square fitting of direction biases in 0, 24, 48, 72 hour TC track forecast

進(jìn)一步分析東北-西南偏差的空間分布，將東北和西南方位偏差點(diǎn)定位到空間場中，即以作預(yù)報(bào)時(shí)熱帶氣旋實(shí)際所在位置作為偏差點(diǎn)的空間位置，探究東北-西南偏差發(fā)生頻次的空間分布情況(圖3)。0 h預(yù)報(bào)中，東北偏差和西南偏差點(diǎn)在西北太平洋交叉分布，總體上西南偏差點(diǎn)多于東北偏差點(diǎn)。24 h預(yù)報(bào)中，東北和西南偏差點(diǎn)展現(xiàn)出較明顯的空間特征。緯向上，大約以24°N為界，24°N以北海區(qū)，西南偏差發(fā)生頻次明顯多于東北偏差；而24°N以南海區(qū)，正好相反，即東北偏差點(diǎn)呈現(xiàn)西行路徑，西南偏差點(diǎn)則多位于西北向路徑。48、72 h預(yù)報(bào)空間分布與24 h預(yù)報(bào)非常相似。進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)3°×3°網(wǎng)格內(nèi)偏差點(diǎn)的累計(jì)數(shù)量(圖4)，結(jié)果顯示0 h預(yù)報(bào)中，東北偏差點(diǎn)頻次相對較少，西南偏差點(diǎn)略多于東北偏差點(diǎn)。24 h預(yù)報(bào)中，西南偏差點(diǎn)最大發(fā)生頻次主要出現(xiàn)在臺(tái)灣島以東到日本以南海區(qū)；東北偏差點(diǎn)的最大發(fā)生頻次主要出現(xiàn)在菲律賓到臺(tái)灣島以東，以及南海北部海區(qū)。48、72 h預(yù)報(bào)中東北和西南偏差點(diǎn)的空間分布特征與24 h 預(yù)報(bào)結(jié)果相似，且西南偏差點(diǎn)的最高發(fā)生頻次所在海區(qū)進(jìn)一步向北擴(kuò)散。

圖3 0、24、48、72 h路徑預(yù)報(bào)中東北-西南方位偏差的空間分布Fig.3 Spatial patterns of northeast and southwest direction biases in 0, 24, 48, 72 hour TC track forecast

圖4 0、24、48、72 h路徑預(yù)報(bào)中東北-西南方位偏差的偏差點(diǎn)數(shù)目空間分布Fig.4 Regional distributions of numbers of northeast and southwest direction biases in 0, 24, 48, 72 hour TC track forecast(紅色填色表示3°×3°網(wǎng)格內(nèi)東北偏差的偏差點(diǎn)數(shù)目分布，藍(lán)綠色等值線表示西南偏差的數(shù)目分布。)(The red color shading means the number of northeast errors in the 3°×3° grid, and the blue-green contour lines represent the number of southwest errors.)

由以上分析可知，熱帶氣旋預(yù)報(bào)4個(gè)方位偏差有顯著的緯向差異。為進(jìn)一步量化這種緯度分布差異，針對偏差發(fā)生頻次3°×3°網(wǎng)格分布作緯向平均，統(tǒng)計(jì)方位偏差發(fā)生頻次隨緯度變化特征(圖5)。總體上，西南和東北偏差點(diǎn)的分布在大部分緯度都顯著多于西北和東南偏差點(diǎn)，這與前文中的分析一致。針對西南和東北偏差分布差異，在0 h預(yù)報(bào)中，西南偏差點(diǎn)在各個(gè)緯度都多于東北偏差點(diǎn)，二者曲線峰值基本都在20°N上下。24 h預(yù)報(bào)中，東北和西南方位偏差點(diǎn)的緯度分布則有顯著差異，其中東北方位偏差點(diǎn)在16°N附近達(dá)到峰值，即在16°N—18°N網(wǎng)格內(nèi)有205個(gè)預(yù)報(bào)點(diǎn)偏差在東北方向；而西南方位偏差則是在24°N 附近達(dá)到最高值246個(gè)。48、72 h預(yù)報(bào)中，東北和西南方位偏差隨緯度變化與24 h預(yù)報(bào)相似，東北偏差主要發(fā)生在南側(cè)；西南偏差主要發(fā)生在北側(cè)，而且有逐漸北移的趨勢，例如在72 h預(yù)報(bào)中西南偏差峰值北移至32°N附近?？傮w而言，東北和西南方位偏差的空間分布差異較為顯著，24、48、72 h預(yù)報(bào)中，峰值緯度均顯露出10°左右的差異。

圖5 0、24、48、72 h路徑預(yù)報(bào)中4個(gè)方位偏差的緯度分布差異Fig.5 Zonal distributions of four direction biases in 0, 24, 48, 72 hour TC track forecast(灰色虛線表示緯度24°N。)(The gray dashed line indicates latitude 24°N.)

2.2 副熱帶高壓與東北-西南方位誤差分布的關(guān)系

為探究東北-西南方位預(yù)報(bào)偏差與副熱帶高壓分布的關(guān)系，利用合成分析得到圖6。由于只有在24、48、72 h預(yù)報(bào)中，東北和西南偏差具有明顯的緯度分布差異，因此這里只分析這3種時(shí)效的預(yù)報(bào)偏差。合成結(jié)果顯示，東北與西南方位偏差下的西北太平洋副熱帶高壓有明顯差異。24 h預(yù)報(bào)中，大部分東北偏差(約70%)出現(xiàn)在副熱帶高壓的西南側(cè)，西南偏差(約60%)出現(xiàn)在副熱帶高壓的西北側(cè)，預(yù)報(bào)偏西南時(shí)副熱帶高壓位置比預(yù)報(bào)偏東北時(shí)偏南、偏東。

圖6 東北、西南方位偏差下副熱帶高壓合成結(jié)果和氣壓場差異圖Fig.6 Composite results of WPSH and their differences when TC track is predicted to the northeast and southwest(紅點(diǎn)表示東北偏差點(diǎn)，綠點(diǎn)表示西南偏差點(diǎn)，粗黑線表示500 hPa高度場上≥5 880 gpm的范圍。第三列圖等值線表示東北、西南方位偏差下氣壓場差異。)(The red dots represent the northeast errors, the green dots represent the southwest errors, and the thick black line is the 5 880 gpm at 500 hPa. The lines of the third column subgraph is the difference of pressure.)

圖7 東北和西南方位偏差下副熱帶高壓面積指數(shù)、強(qiáng)度指數(shù)、脊線位置、西伸脊點(diǎn)對比Fig.7 GM, GQ, GX and GD of the WPSH when TC track is predicted to the northeast and southwest

西北太平洋副熱帶高壓的西伸東撤對該海區(qū)熱帶氣旋的生成與發(fā)展有重要影響。CHIA et al[31]的研究表明，西太平洋熱帶氣旋的生成及年際變化與同海區(qū)副熱帶高壓的強(qiáng)度和位置有關(guān)。LI et al[32]指出，西太平洋副熱帶高壓增強(qiáng)并西伸進(jìn)入南海時(shí)，限制了南海局地?zé)釒庑纳桑瑬|撤遠(yuǎn)離南海時(shí)則為熱帶氣旋的生成提供積極條件。可見，副熱帶高壓作為高壓系統(tǒng)，與熱帶氣旋這一低壓系統(tǒng)相互影響，產(chǎn)生復(fù)雜的相互作用，影響熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度?？紤]到東北和西南偏差點(diǎn)在副熱帶高壓西南側(cè)和西北側(cè)分布的差異，而熱帶氣旋轉(zhuǎn)向階段是預(yù)報(bào)難點(diǎn)，加之副熱帶高壓西伸東退所導(dǎo)致的引導(dǎo)氣流對熱帶氣旋路徑影響顯著[33]，故進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)東北和西南偏差時(shí)熱帶氣旋的移動(dòng)方向，以分析副熱帶高壓影響預(yù)報(bào)偏差的可能解釋。圖8 結(jié)果顯示，熱帶氣旋移動(dòng)方向不同時(shí)，東北和西南偏差發(fā)生頻次差異明顯。東北偏差點(diǎn)主要出現(xiàn)在西北和西向移動(dòng)方向之間，西南偏差點(diǎn)在東北至西向之間皆有分布，主要出現(xiàn)在西北向。在24 h預(yù)報(bào)中，當(dāng)熱帶氣旋移動(dòng)方向在西偏北30°以東，西南偏差明顯多于東北偏差，以西則相反。累計(jì)所有移向情況，西南偏差發(fā)生頻次顯著高于東北偏差。48、72 h預(yù)報(bào)結(jié)果相似。0 h預(yù)報(bào)中東北偏差點(diǎn)數(shù)目峰值出現(xiàn)在西向，24、48、72 h預(yù)報(bào)中峰值均位于西偏北20°。西南偏差點(diǎn)在4個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)效的峰值均位于西偏北30°附近。這一結(jié)果與圖6呼應(yīng)，驗(yàn)證了東北偏差點(diǎn)多位于西行路徑，西南偏差點(diǎn)多位于西北路徑。由于副熱帶高壓向西延伸，有利于熱帶氣旋向西偏折，導(dǎo)致西行路徑增多，而主觀預(yù)報(bào)基于上一時(shí)刻的狀態(tài)，反應(yīng)滯后，故預(yù)報(bào)偏東北；反之，副熱帶高壓東退，熱帶氣旋轉(zhuǎn)向西北，甚至北折，導(dǎo)致主觀預(yù)報(bào)結(jié)果偏西南。

圖8 0 h(a)，24 h(b)，48 h(c)和72 h(d)預(yù)報(bào)下熱帶氣旋不同移動(dòng)方向的東北-西南偏差點(diǎn)數(shù)目分布Fig.8 Numbers of northeast and southwest direction biases in 0 hour(a), 24 hour(b), 48 hour(c)and 72 hour(d) TC track forecast on different TC moving direction

3 結(jié)論

本研究基于2005—2018年日本氣象廳的6 h主觀預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，分析了西北太平洋熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)偏差的分布特征，同時(shí)探討了預(yù)報(bào)偏差與副熱帶高壓的可能關(guān)系。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，以東、南、西、北向劃分預(yù)報(bào)偏差空間分布，發(fā)現(xiàn)偏差主要呈東北-西南分布，即東北向和西南向偏差最多，24、48、72 h預(yù)報(bào)中東北-西南向偏差分別占61.62%、64.02%、66.94%。東北和西南偏差主要發(fā)生海區(qū)存在明顯空間差異，熱帶氣旋路徑密集區(qū)的北部海域(24°N附近)，預(yù)報(bào)主要偏向西南，南部海域(16°N附近)，預(yù)報(bào)主要偏向東北。

進(jìn)一步分析東北-西南偏差分布和副熱帶高壓的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)大部分東北偏差出現(xiàn)在副熱帶高壓的西南側(cè)，西南偏差出現(xiàn)在副熱帶高壓的西北側(cè)。預(yù)報(bào)偏東北時(shí)副熱帶高壓脊線位置更靠北、西脊點(diǎn)更靠西、面積更大；預(yù)報(bào)偏西南時(shí)副熱帶高壓脊線位置更靠南、西脊點(diǎn)更靠東、面積更小。副熱帶高壓西伸，引導(dǎo)熱帶氣旋西行，致使預(yù)報(bào)偏東北；副熱帶高壓東退，熱帶氣旋北折，導(dǎo)致預(yù)報(bào)偏西南。