台风强度预报模型及数据来源分析

开展“上层海洋对台风的响应和调制机理研究，揭示天气和气候尺度上海洋对台风的响应机理，提高对台风灾害的预报能力”是近年来国家重点基础研究发展计划提出的重要项目（2013年）。

目前，有关热带气旋强度的预报，主要通过从统计规律和统计动力模式出发建立的数值模型展开［133-135］。研究主要有两类，一类是在大空间尺度上，研究海气间各类通量与最大风速的关系［42，136-141］；已有的研究发现：海洋的热输送对东海气旋的初期发展有着非常重要的作用［142］。也有研究得出：海气界面过程中各分量对低层大气、上层海洋均有影响，其中海洋对大气的强迫主要表现在感热、潜热通量上［50］。有的研究通过计算南海海气界面热量交换值后提出，在台风环流内，海气界面热量交换非常强烈，主要贡献来自潜热通量［51］。另一类研究是，从长时间尺度上对海面温度（SST）与TC强度，作统计分析处理建立关系［143］。这类研究大多利用以往气旋的统计资料［144］，分析对TC强度有显著影响的预报因子（如：海温、最大风速、中心经纬度、风场垂直切变、气旋中心气压、波等），通过线性回归计算出气旋分别在24 h、36 h、72 h等时间的强度。如今，统计预报仍是预报TC强度的最佳方法。根据已有研究结论［145-149］，使用SST对TC强度预报的统计模型主要有以下几种（表5.1）。

表5.1　各类TC强度预报模型［150］

从表中可以得出：各类数值模式形式大同小异，差异主要在系数上，并且这些研究所使用的数据为SST，是指靠近海表面的海温［151，152］，资料主要来源于美国国家环境预报中心，美国的联合台风警报中心，日本气象厅等。已有研究发现，尽管SST的变化可引起TC强度的变化，但其变化不是呈线性的［28，76，153］，并且数值模拟证实TC增强的临界SST约为27℃。当SST在27～30℃之间时，TC增强最快；当SST超过30℃时，TC的增强率衰减。

目前，SST多使用遥感数据（NASA）［154］，计算深度有限；并且大都使用周平均、月平均、年平均的方法处理SST数据（NOAA）［155］。同时，已有的研究在统计分析时，多用单一的SST来计算TC强度，较少考虑气旋发生中各类因子的相关作用。有研究［156］指出，若不考虑海水盐度对海面饱和水汽压2％的减少效应，将导致在强风速时计算的潜热通量比观测资料明显偏大。然而，尽管有些研究增加了预报因子的个数，但难于计算各个因子之间存在的相关性，甚至多重相关性，存在着诸多的不确定性。另外，以往研究的空间范围相对较大，时间跨度较长，事实上TC从产生到消亡仅仅几个小时或者几天。(www.xing528.com)

由于观测、研究资料的限制，目前仍然缺少对台风过境时在中小尺度内上层海洋温度结构在时间和空间上的详细变化过程的了解［6］，缺少针对台风过境时海洋上层温度响应过程的定量和机理的研究。

伴随着各类较高精度海温资料的积累（如Argo），使我们可以尝试开展进一步的研究。

这里根据已有资料，分别还原在台风过境前期和后期海洋温度结构的状况，比较不同时间尺度下台风过境区域海水温度的空间变化过程，分析台风过境时上层海洋热能在垂直和水平方向上的传递过程，探讨海洋上层热力过程对热带气旋强度的调控作用和响应机制。

本章选择超强台风桑美（编号0608），探讨台风过境期海洋温度变化与台风中心最大风速变化之间的定量关系。台风桑美发生在2006年8月，是1949年以来登陆我国大陆最强的一个台风。