2012—2021年中央氣象臺(tái)臺(tái)風(fēng)3～5 d路徑預(yù)報(bào)誤差分析

王皘，許映龍，董林，黃奕武

（1.復(fù)旦大學(xué)大氣與海洋科學(xué)系，上海 200438；2.國(guó)家氣象中心，北京 100081；3.中國(guó)氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

1 引言

臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)是防臺(tái)減災(zāi)的首要問(wèn)題[1]，各級(jí)政府根據(jù)氣象部門(mén)發(fā)出的臺(tái)風(fēng)預(yù)警信息和防臺(tái)預(yù)案，及時(shí)組織臺(tái)風(fēng)影響地區(qū)群眾防臺(tái)減災(zāi)，轉(zhuǎn)移、安置危險(xiǎn)地區(qū)群眾，極大地減少了臺(tái)風(fēng)造成的影響，取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[2-3]。隨著綜合探測(cè)體系、數(shù)值預(yù)報(bào)及預(yù)報(bào)技術(shù)等的不斷進(jìn)步，近十幾年來(lái)我國(guó)臺(tái)風(fēng)業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)取得了較顯著的進(jìn)展，臺(tái)風(fēng)路徑業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)水平顯著提升，為防范臺(tái)風(fēng)災(zāi)害提供了強(qiáng)有力的防災(zāi)指導(dǎo)和科學(xué)決策依據(jù)。中央氣象臺(tái)從2001年起將臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)時(shí)效延長(zhǎng)至72 h，2009年延長(zhǎng)至120 h[2]。臺(tái)風(fēng)預(yù)警中的3～5 d（即72 h、96 h和120 h）路徑預(yù)報(bào)為臺(tái)風(fēng)影響下的人員疏散、撤離和財(cái)產(chǎn)保護(hù)提供指導(dǎo)，對(duì)防臺(tái)減災(zāi)工作部署具有重要意義。隨著沿海經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，臺(tái)風(fēng)來(lái)臨前沿海大城市群的防御成本也在逐年攀升，提前3～5 d精準(zhǔn)地把握臺(tái)風(fēng)路徑愈發(fā)重要。

PENG等[4]基于2005—2014年的臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)資料，統(tǒng)計(jì)了多家機(jī)構(gòu)的臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)誤差（Forecast Error，F(xiàn)E），指出中央氣象臺(tái)72 h、96 h和120 h路徑預(yù)報(bào)的平均誤差為301 km、441 km和557 km，其中大誤差的值和樣本比例大于美國(guó)聯(lián)合臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心（Joint Typhoon Warning Center，JTWC）的預(yù)報(bào)（基于2010—2014年的數(shù)據(jù)比較）。這體現(xiàn)出臺(tái)風(fēng)3～5 d預(yù)報(bào)有進(jìn)一步改進(jìn)空間，同時(shí)也反映出預(yù)報(bào)大誤差背后仍存在未能被預(yù)報(bào)員充分理解的問(wèn)題，有待進(jìn)一步研究。

從2012年起，中央氣象臺(tái)應(yīng)用臺(tái)風(fēng)路徑實(shí)時(shí)訂正技術(shù)有效降低了FE[5]。2017—2021年72 h、96 h和120 h臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)的平均誤差為201.5 km、272.5 km和361.4 km[6-7]，平均誤差較2005—2014年減小。然而不可忽視的是，極端大的誤差仍然存在，給臺(tái)風(fēng)業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)服務(wù)工作帶來(lái)困擾。2021年臺(tái)風(fēng)“燦都”的預(yù)報(bào)路徑由進(jìn)入南海調(diào)整為從臺(tái)灣東部沿海向北移動(dòng)，調(diào)整前72 h、96 h和120 h的路徑預(yù)報(bào)誤差最高達(dá)287 km、699 km和1 017 km（9月8—9日）；2015年臺(tái)風(fēng)“蓮花”的長(zhǎng)時(shí)效預(yù)報(bào)路徑由臺(tái)灣東北部沿海登陸調(diào)整至進(jìn)入南海，7月4—6日72 h、96 h和120 h的路徑預(yù)報(bào)誤差最高達(dá)712 km、843 km和995 km。如果臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)發(fā)生較大偏差，那么相應(yīng)的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度、風(fēng)雨等預(yù)報(bào)也將失去意義[8]，長(zhǎng)時(shí)效路徑預(yù)報(bào)的大誤差樣本意味著對(duì)應(yīng)時(shí)段臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)服務(wù)的被動(dòng)。臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)的不確定性也直接影響到風(fēng)暴潮、海浪等海洋災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

JARRELL等[9]指出臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)誤差主要來(lái)自轉(zhuǎn)向臺(tái)風(fēng)（包括轉(zhuǎn)向過(guò)程及轉(zhuǎn)向后的加速東北行過(guò)程）和初始定位誤差造成的預(yù)報(bào)誤差，這一點(diǎn)PENG等[4]予以驗(yàn)證并做了進(jìn)一步分析。但我們對(duì)于近10 a臺(tái)風(fēng)長(zhǎng)時(shí)效預(yù)報(bào)的大誤差來(lái)源依然缺乏充分的了解。

本文對(duì)中央氣象臺(tái)2012—2021年臺(tái)風(fēng)3～5 d路徑預(yù)報(bào)誤差進(jìn)行分析，總結(jié)了大誤差的分布特征及來(lái)源，歸納了大誤差臺(tái)風(fēng)的天氣形勢(shì)場(chǎng)，以期降低長(zhǎng)時(shí)效路徑預(yù)報(bào)誤差，提升防臺(tái)減災(zāi)的工作效益。

2 資料和方法

本文使用的資料包括：中國(guó)氣象局臺(tái)風(fēng)最佳路徑數(shù)據(jù)集[10]和中央氣象臺(tái)發(fā)布的臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)資料（網(wǎng)址：http://typhoon.nmc.cn/web.html），分別根據(jù)臺(tái)風(fēng)中心的觀測(cè)位置和預(yù)報(bào)位置來(lái)計(jì)算臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)誤差；歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）大氣再分析資料ERA5的氣象要素?cái)?shù)據(jù)，用于歸納臺(tái)風(fēng)天氣環(huán)流類(lèi)型。

FE的計(jì)算參照中國(guó)氣象局發(fā)布的《臺(tái)風(fēng)業(yè)務(wù)和服務(wù)規(guī)定》中臺(tái)風(fēng)分析和預(yù)報(bào)質(zhì)量評(píng)定方法。公式如下：

式中：φ、λ為臺(tái)風(fēng)中心定位的緯度、經(jīng)度；下標(biāo)O和F分別表示觀測(cè)（Observation）和預(yù)報(bào)（Forecast）。FE在臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向上的投影為移速誤差（Along-Track Error，ATE），在垂直于移動(dòng)方向上的投影為移向誤差（Cross-Track Error，CTE），分別表征預(yù)報(bào)誤差是由對(duì)移動(dòng)速度還是移動(dòng)方向的誤判所致。計(jì)算時(shí)以24 h間隔確定移動(dòng)方向，誤差的單位為km。

3 2012—2021年3～5 d臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)誤差分析

計(jì)算中央氣象臺(tái)2012—2021年的FE，72 h、96 h和120 h預(yù)報(bào)誤差的樣本數(shù)分別為3 259個(gè)、2 498個(gè)和1 804個(gè)。

3.1 誤差概況

2012—2021年臺(tái)風(fēng)路徑72 h、96 h和120 h預(yù)報(bào)誤差的中位數(shù)分別為182.6 km、253.4 km和343.2 km（見(jiàn)圖1），預(yù)報(bào)誤差平均值分別為223.2 km、312.5 km和419.4 km。預(yù)報(bào)誤差75%的分位數(shù)分別為285.4 km、389.5 km和529.9 km。箱線(xiàn)圖中75%分位數(shù)（Q3）與25%分位數(shù)（Q1）的間距為內(nèi)距（Inter-Quartile Range，IQR），上鄰值（Q3+1.5 IQR）對(duì)應(yīng)箱線(xiàn)圖上端的黑色短線(xiàn)，上鄰值以外的數(shù)據(jù)為離群樣本。根據(jù)圖1，將預(yù)報(bào)誤差大于544.1 km、744.7 km和1 011.6 km（上鄰值）的樣本作為本文的大誤差樣本。

圖1 2012—2021年臺(tái)風(fēng)路徑72 h、96 h和120 h預(yù)報(bào)誤差箱線(xiàn)圖Fig.1 Box plots of 72 h,96 h and 120 h typhoon forecast errors from 2012 to 2021

圖2為臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)誤差樣本分布頻次和預(yù)報(bào)誤差累積占比，各預(yù)報(bào)時(shí)效預(yù)報(bào)誤差的平均值以黑色實(shí)線(xiàn)示意，上鄰值以黑色虛線(xiàn)示意。由圖可見(jiàn)，72 h、96 h和120 h預(yù)報(bào)時(shí)效中超過(guò)60%的樣本預(yù)報(bào)誤差（分別為61.7 %、62.2 %、61.0 %）小于中位數(shù)，其貢獻(xiàn)的誤差約占總誤差的1/3（分別為35.2%、34.9%、34.0%）；大誤差樣本雖然樣本數(shù)占比少（僅為4.3%、5.6 %、5.2 %），但其貢獻(xiàn)的誤差占比高（分別為15.0%、18.6%、17.0%），幾乎相當(dāng)于小誤差樣本（即預(yù)報(bào)誤差小于中位數(shù)的樣本）的一半。

圖2 72 h、96 h和120 h的臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)誤差頻次（藍(lán)色直方圖，以誤差間隔25 km統(tǒng)計(jì)）及廣義極值分布（紅線(xiàn)）與預(yù)報(bào)誤差累積占比（紅色直方圖，以誤差間隔25 km統(tǒng)計(jì)）Fig.2 Histograms of the 72 h,96 h and 120 h forecast errors（blue,class intervals at increments of 25 km），generalized extreme distribution fit（red line）and percentage of the cumulative errors（red,class intervals at increments of 25 km）

以120 h預(yù)報(bào)時(shí)效為例，相較于小誤差樣本，大誤差樣本數(shù)僅為其1/12，但其貢獻(xiàn)的誤差占1/2。這也反映出實(shí)際臺(tái)風(fēng)業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中，為數(shù)不多的預(yù)報(bào)大誤差需要用近6倍的“好”預(yù)報(bào)來(lái)“彌補(bǔ)”，才能將平均預(yù)報(bào)誤差控制在一定范圍內(nèi)。

2012—2021年FE平均值有較明顯的下降趨勢(shì)，經(jīng)線(xiàn)性擬合估算，72 h、96 h和120 h預(yù)報(bào)時(shí)效的誤差逐年減少約4.3 km、9.3 km和19.8 km。2021年，120 h和96 h的預(yù)報(bào) 水平與2012年96 h和72 h的預(yù)報(bào)水平相當(dāng)。然而，預(yù)報(bào)大誤差值隨時(shí)間變化并無(wú)顯著下降趨勢(shì)（見(jiàn)圖3），2021年仍有4個(gè)臺(tái)風(fēng)出現(xiàn)極大的3～5 d的路徑預(yù)報(bào)誤差。這一演變趨勢(shì)揭示出，在整體預(yù)報(bào)水平提升的背景下，極端大誤差并無(wú)大的改善，預(yù)報(bào)員應(yīng)尤其加強(qiáng)對(duì)其來(lái)源和成因的分析。

圖3 2012—2021年臺(tái)風(fēng)路徑72 h、96 h和120 h的預(yù)報(bào)誤差平均值與大誤差平均值分布Fig.3 Scatters of 72 h,96 h and 120 h forecast errors mean value and the mean of large errors from 2012 to 2021

3.2 誤差來(lái)源

為了進(jìn)一步揭示預(yù)報(bào)誤差是來(lái)源于對(duì)移速還是移向的判斷失誤，我們計(jì)算ATE和CTE（見(jiàn)圖4）。ATE小于（大于）零表示預(yù)報(bào)偏慢（快），CTE小于（大于）零表示預(yù)報(bào)偏左（右）。與前人研究相似[4]，2012—2021年72 h、96 h和120 h的FE也呈現(xiàn)出以移速預(yù)報(bào)誤差為主的分布特征，且以預(yù)報(bào)偏慢的樣本為主導(dǎo)（ATE<0），這在96 h和120 h預(yù)報(bào)時(shí)效的結(jié)果中尤為明顯。

圖4 72 h、96 h和120 h臺(tái)風(fēng)路徑的ATE和CTE分布散點(diǎn)密度圖Fig.4 Scatters and density（shaded）of 72 h、96 h和120 h ATE and CTE

從大誤差的結(jié)果可以看出，72 h預(yù)報(bào)中存在預(yù)報(bào)偏快、移向誤差大（|CTE|>500 km）的樣本，而預(yù)報(bào)偏慢的大誤差樣本以移速誤差為主（ATE<-500km）；96 h和120 h預(yù)報(bào)中的大誤差主要由預(yù)報(bào)偏慢（ATE<-800 km）的樣本貢獻(xiàn)，這其中包含了極少數(shù)預(yù)報(bào)移向近乎反向的樣本。

預(yù)報(bào)大誤差樣本與起報(bào)時(shí)臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度存在一定關(guān)系（見(jiàn)圖5）。按照臺(tái)風(fēng)底層中心附近最大平均風(fēng)速，可將臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度由小到大分為熱帶低壓（Tropical depression，TD）、熱 帶 風(fēng) 暴（Tropical storm，TS）、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴（Severe Tropical storm，STS）、臺(tái) 風(fēng)（Typhoon，TY）、強(qiáng) 臺(tái) 風(fēng)（Severe Typhoon，STY）和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（Super Typhoon，SuTY）。以120 h預(yù)報(bào)大誤差樣本為例，當(dāng)起報(bào)時(shí)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度為T(mén)D—STY時(shí)，大誤差呈現(xiàn)出隨著強(qiáng)度增大而減少的趨勢(shì)，尤其是預(yù)報(bào)誤差超過(guò)2 500 km的樣本都發(fā)生于臺(tái)風(fēng)起報(bào)強(qiáng)度為T(mén)S級(jí)別時(shí)（2016年的臺(tái)風(fēng)“燦都”和臺(tái)風(fēng)“米雷”，2015年臺(tái)風(fēng)“杜鵑”），這似乎反映出隨著臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的增加，數(shù)值模式對(duì)其模擬的確定性增大。但同時(shí)需要指出，起報(bào)時(shí)強(qiáng)度達(dá)到SuTY的樣本（例如2018年臺(tái)風(fēng)“康妮”和2021年臺(tái)風(fēng)“燦都”），由于存在雙臺(tái)風(fēng)作用，也會(huì)出現(xiàn)極端大的預(yù)報(bào)誤差。

圖5 臺(tái)風(fēng)路徑120 h預(yù)報(bào)大誤差與臺(tái)風(fēng)起報(bào)時(shí)強(qiáng)度分級(jí)箱線(xiàn)圖Fig.5 Box plots of the large errors and the initial forecast intensity of the 120 h typhoon track forecast

4 大誤差臺(tái)風(fēng)分析

在預(yù)報(bào)誤差分布中，我們更關(guān)注大誤差樣本的分布。在72 h、96 h和120 h的預(yù)報(bào)時(shí)效中分別有141個(gè)、140個(gè)和94個(gè)大誤差樣本，其中來(lái)源于同一臺(tái)風(fēng)的樣本重合率達(dá)75 %以上。因此，本文只以120 h預(yù)報(bào)大誤差的樣本為例，分析大誤差臺(tái)風(fēng)的路徑特征、誤差來(lái)源及環(huán)流形勢(shì)特征（見(jiàn)圖6）。

圖6 大誤差臺(tái)風(fēng)路徑圖Fig.6 Tracks of typhoons with large forecast errors

4.1 路徑與誤差特征

2012—2021年，120 h預(yù)報(bào)中FE超過(guò)1 011.6 km的94個(gè)大誤差樣本來(lái)源于33個(gè)臺(tái)風(fēng)?？紤]預(yù)報(bào)時(shí)刻臺(tái)風(fēng)是否處于移速增大的變性階段或已轉(zhuǎn)化為溫帶氣旋、起報(bào)—預(yù)報(bào)時(shí)刻是否存在雙（多）臺(tái)風(fēng)相互作用以及臺(tái)風(fēng)引導(dǎo)氣流是否明顯等因素，可將上述33個(gè)臺(tái)風(fēng)分為4類(lèi)。

（1）轉(zhuǎn)向變性（Extratropical Transition，ET）型（20個(gè)臺(tái)風(fēng)，占比60.6%，見(jiàn)圖6a）

臺(tái)風(fēng)在由低緯度移向高緯度的過(guò)程中與中緯度天氣系統(tǒng)相互作用，逐漸喪失熱帶特性并具備溫帶特性的過(guò)程被稱(chēng)為變性過(guò)程[11-12]。變性過(guò)程開(kāi)始后臺(tái)風(fēng)移速明顯加快[13]，對(duì)臺(tái)風(fēng)轉(zhuǎn)向變性過(guò)程的把握失誤以及轉(zhuǎn)向后移速的預(yù)報(bào)失誤，會(huì)造成預(yù)報(bào)大誤差（如2013年臺(tái)風(fēng)“韋帕”、2015年臺(tái)風(fēng)“紅霞”和2018年臺(tái)風(fēng)“康妮”等）。此類(lèi)型臺(tái)風(fēng)多出現(xiàn)在8—10月，表現(xiàn)為預(yù)報(bào)偏慢（ATE<-1 000 km），相比于移速誤差，移向誤差略?。▅CTE|<500 km），整體表現(xiàn)為預(yù)報(bào)偏左。

（2）雙臺(tái)風(fēng)（Binary Typhoons，BT）型（8個(gè)臺(tái)風(fēng)，占比24.2%，見(jiàn)圖6b）

兩個(gè)氣旋性渦旋在較近距離內(nèi)相互作用，易使臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)難度增大。臺(tái)風(fēng)在雙臺(tái)風(fēng)作用階段路徑復(fù)雜[14]，例如2012年臺(tái)風(fēng)“天秤”[15]與其東側(cè)的臺(tái)風(fēng)“布拉萬(wàn)”存在雙臺(tái)風(fēng)互旋，120 h預(yù)報(bào)誤差高達(dá)1 100 km；2021年臺(tái)風(fēng)“燦都”受其西側(cè)臺(tái)風(fēng)“康森”影響，120 h預(yù)報(bào)誤差達(dá)1 017 km，其中CTE偏差為-392 km。此類(lèi)型臺(tái)風(fēng)多出現(xiàn)于6—9月，路徑多呈現(xiàn)打轉(zhuǎn)、異常轉(zhuǎn)折等特征，相應(yīng)時(shí)段的預(yù)報(bào)大誤差（例如在2012年臺(tái)風(fēng)“派比安”打轉(zhuǎn)時(shí)的預(yù)報(bào)誤差高達(dá)1 544 km）多表現(xiàn)為預(yù)報(bào)偏左、偏慢，僅存在少數(shù)預(yù)報(bào)偏快的個(gè)例（見(jiàn)圖6b）。

（3）弱引導(dǎo)氣流（Weak Background，WB）型（3個(gè)臺(tái)風(fēng)，占比9.1%，見(jiàn)圖6c）

臺(tái)風(fēng)在均壓場(chǎng)、鞍形場(chǎng)等環(huán)流形勢(shì)下，引導(dǎo)氣流弱，在無(wú)雙（多）臺(tái)風(fēng)作用的情景下，臺(tái)風(fēng)路徑呈打轉(zhuǎn)、急轉(zhuǎn)等特征，甚至出現(xiàn)預(yù)報(bào)移向與實(shí)際移向近乎相反的情況，導(dǎo)致預(yù)報(bào)誤差變大，例如2016年臺(tái)風(fēng)“米雷”、2018年臺(tái)風(fēng)“萬(wàn)宜”和2021年臺(tái)風(fēng)“南川”，此類(lèi)臺(tái)風(fēng)主要活躍于10—11月。與ET型在起報(bào)時(shí)刻120 h后臺(tái)風(fēng)路徑多位于中緯度（41.7°N）不同的是，WB型在120 h后仍處于較低緯度（31.0°N）。該類(lèi)型對(duì)應(yīng)著較大的移向誤差，預(yù)報(bào)偏左（見(jiàn)圖7c中黑色圓圈）。

（4）異常（Non-Steering Flow，NSF）型（2個(gè)臺(tái)風(fēng)，占比6.1%，見(jiàn)圖6d）

2016年臺(tái)風(fēng)“尼伯特”和2015年臺(tái)風(fēng)“杜鵑”分別發(fā)生于7月和9月，其預(yù)報(bào)誤差既不是由于低估了臺(tái)風(fēng)變性后的移速，也沒(méi)有發(fā)生雙臺(tái)風(fēng)作用，在臺(tái)風(fēng)西北行過(guò)程中的引導(dǎo)氣流也不弱，因此臺(tái)風(fēng)不屬于以上3類(lèi)。參考PENG等[4]的分型，將這種移向與引導(dǎo)氣流方向偏差較大的類(lèi)型列為異常型，其誤差來(lái)源主要為對(duì)移向預(yù)報(bào)的失誤，CTE>840 km，最大達(dá)1 970 km（見(jiàn)圖7c中）。

圖7 大誤差臺(tái)風(fēng)120 h ATE和CTE分布散點(diǎn)圖Fig.7 Scatters of 120 h ATE and CTE of typhoons with large forecast errors

4.2 天氣環(huán)流型

本文從天氣學(xué)角度，分析了大誤差臺(tái)風(fēng)由起報(bào)時(shí)刻（T0）～120 h（T0+5 d）的環(huán)流形勢(shì)演變特征，總結(jié)了影響臺(tái)風(fēng)路徑的主要系統(tǒng)，歸納了大誤差臺(tái)風(fēng)天氣環(huán)流形勢(shì)特征（見(jiàn)圖8）。圖中L表示中緯度低值系統(tǒng)（包括低壓環(huán)流和中緯度槽），H表示副熱帶高壓系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)副高），TC代表另一熱帶氣旋，紅色箭頭表示臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向，黑色（灰色）臺(tái)風(fēng)符號(hào)及黑色實(shí)線(xiàn)（灰色虛線(xiàn)）分別表示T0（T0+5 d）時(shí)刻臺(tái)風(fēng)及主要天氣系統(tǒng)的位置。我們分別對(duì)4.1節(jié)中4類(lèi)臺(tái)風(fēng)類(lèi)型的天氣形勢(shì)場(chǎng)進(jìn)行分析。

（1）依據(jù)臺(tái)風(fēng)經(jīng)歷變性過(guò)程時(shí)中緯度系統(tǒng)的不同性質(zhì)，可將ET型臺(tái)風(fēng)分為ET1、ET2、ET3。臺(tái)風(fēng)由副高西側(cè)（及西南側(cè)）北上，在轉(zhuǎn)向過(guò)程中與中緯度槽相互作用，轉(zhuǎn)向后加速向東北方向移動(dòng)的ET1型最常見(jiàn)（見(jiàn)圖8a）；臺(tái)風(fēng)在副高西北側(cè)與中緯度低壓環(huán)流發(fā)生相互作用，變性后的臺(tái)風(fēng)環(huán)流并入中緯度環(huán)流，加速向偏東方向移動(dòng)的為ET2型（見(jiàn)圖8b）；臺(tái)風(fēng)由副高南側(cè)向西移動(dòng)，后期與經(jīng)向環(huán)流度較大的中緯度槽相互作用，加速北上的為ET3型（見(jiàn)圖8c，例如2015年遠(yuǎn)洋臺(tái)風(fēng)“基洛”）。由于變性過(guò)程的中緯度系統(tǒng)和強(qiáng)弱以及與臺(tái)風(fēng)相對(duì)位置的不同，導(dǎo)致3種類(lèi)型的臺(tái)風(fēng)移向有所不同，其共性在于中緯度天氣系統(tǒng)的作用大，大誤差均是由于低估了變性臺(tái)風(fēng)的移速所致。

圖8 大誤差臺(tái)風(fēng)天氣形勢(shì)概念圖Fig.8 Conceptual map of the synoptic situation for typhoons with large errors

（2）依據(jù)另一臺(tái)風(fēng)的相對(duì)位置可將BT型劃分為BT1和BT2。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，西北太平洋上出現(xiàn)雙臺(tái)風(fēng)時(shí)常會(huì)觀測(cè)到異常路徑，其路徑的預(yù)報(bào)誤差較單一臺(tái)風(fēng)明顯增大。20世紀(jì)20年代初，日本氣象學(xué)家FUJIWHARA[16-17]通過(guò)大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)氣旋性渦旋在較近距離內(nèi)（一般為1 000 km）有逆時(shí)針?lè)较蚧バ奶攸c(diǎn)和彼此逐漸接近的趨勢(shì)，稱(chēng)為“藤原效應(yīng)”，也稱(chēng)為“雙臺(tái)風(fēng)作用”。吳限等[18]歸納出雙（多）熱帶氣旋相互作用的7種類(lèi)型，可見(jiàn)BT型的個(gè)例之間差異較大。此處將臺(tái)風(fēng)西（東）側(cè)還有另一臺(tái)風(fēng)的情景歸類(lèi)為BT1（BT2）。相比于中緯度環(huán)流，另一臺(tái)風(fēng)是影響路徑預(yù)報(bào)的重要系統(tǒng)，雙臺(tái)風(fēng)作用使得臺(tái)風(fēng)的移向和移速難以被正確判斷，從而給復(fù)雜路徑預(yù)報(bào)造成大誤差。

（3）WB型臺(tái)風(fēng)處于兩個(gè)高壓或副高之中，即位于鞍形場(chǎng)或均壓場(chǎng)內(nèi)，中緯度系統(tǒng)相互作用弱，臺(tái)風(fēng)引導(dǎo)氣流弱且方向多變，在此類(lèi)天氣形勢(shì)下，臺(tái)風(fēng)移速小，這也對(duì)應(yīng)著該類(lèi)型臺(tái)風(fēng)的移速誤差較ET型和BT型小。

（4）NSF型臺(tái)風(fēng)由副高南側(cè)移動(dòng)至副高西側(cè)，預(yù)報(bào)路徑將轉(zhuǎn)向北上，但實(shí)際移向持續(xù)向西北方向移動(dòng)。

5 小結(jié)與討論

本文通過(guò)計(jì)算2012—2021年臺(tái)風(fēng)3～5 d的路徑預(yù)報(bào)誤差，指出大誤差樣本（誤差離群樣本）的數(shù)量?jī)H占小誤差樣本的1/12，但其貢獻(xiàn)的誤差占到后者的1/2，且在預(yù)報(bào)誤差降低的整體趨勢(shì)背景下，大誤差隨時(shí)間變化無(wú)顯著下降趨勢(shì)。本文進(jìn)一步明確了大誤差來(lái)源于4種類(lèi)型臺(tái)風(fēng)，并總結(jié)了臺(tái)風(fēng)路徑、天氣環(huán)流形勢(shì)及誤差特征。結(jié)論如下：

（1）轉(zhuǎn)向變性型（ET，60.6%）臺(tái)風(fēng)多發(fā)于8—10月，轉(zhuǎn)向路徑和中緯度天氣系統(tǒng)為影響路徑預(yù)報(bào)的主要系統(tǒng)，大誤差均是由于低估了臺(tái)風(fēng)變性后的移速所致（ATE<-1000 km），移向誤差略小（|CTE|<500 km）。

（2）雙臺(tái)風(fēng)型（BT，24.2 %）臺(tái)風(fēng)多發(fā)于6—9月，路徑多呈現(xiàn)打轉(zhuǎn)或異常轉(zhuǎn)折等特征，雙臺(tái)風(fēng)作用使得臺(tái)風(fēng)的移向和移速難以被正確判斷，從而給復(fù)雜路徑預(yù)報(bào)造成大誤差，整體表現(xiàn)為預(yù)報(bào)偏左、偏慢。

（3）弱引導(dǎo)氣流型（WB，9.1 %）臺(tái)風(fēng)發(fā)生于10—11月，臺(tái)風(fēng)在鞍形場(chǎng)或均壓場(chǎng)中，引導(dǎo)氣流弱、方向多變，臺(tái)風(fēng)路徑呈打轉(zhuǎn)、急轉(zhuǎn)等特征，移向誤差大，預(yù)報(bào)移向甚至與實(shí)際移向近乎相反。

（4）異常型（NSF，6.1 %）臺(tái)風(fēng)的大誤差來(lái)源于對(duì)移向的預(yù)報(bào)失誤（CTE>840 km）。

大氣是一個(gè)對(duì)初值敏感的、高度非線(xiàn)性的動(dòng)力系統(tǒng)，即使在預(yù)報(bào)技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展的今天，臺(tái)風(fēng)3～5 d路徑預(yù)報(bào)的極大誤差仍舊存在，提早發(fā)布精準(zhǔn)的長(zhǎng)時(shí)效預(yù)報(bào)路徑充滿(mǎn)挑戰(zhàn)。臺(tái)風(fēng)作為發(fā)生、發(fā)展于海洋的災(zāi)害性天氣，其下墊面的性質(zhì)演變對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑有重要影響，變性型臺(tái)風(fēng)的大誤差對(duì)應(yīng)臺(tái)風(fēng)在移向較冷的高緯度洋面時(shí)會(huì)發(fā)生變性過(guò)程，而異常型臺(tái)風(fēng)中海氣相互作用對(duì)誤差的影響仍待進(jìn)一步研究。明確不同天氣環(huán)流型可能導(dǎo)致的臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)大誤差特點(diǎn)，有助于預(yù)報(bào)員在綜合路徑預(yù)報(bào)時(shí)開(kāi)展長(zhǎng)時(shí)效路徑預(yù)報(bào)訂正，以更好地保障防臺(tái)減災(zāi)工作的開(kāi)展。