劉大剛, 裴天琪， 徐明斐， 王 茜， 杜曉斌

(大連海事大學(xué) 航海學(xué)院，遼寧 大連 116026)

初生熱帶氣旋一般是指在熱帶擾動形成后，逐漸發(fā)展成為熱帶低壓，直到加強(qiáng)為熱帶風(fēng)暴等級的階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年在熱帶洋面上形成的熱帶擾動中，只有約10%能發(fā)展為熱帶風(fēng)暴及以上等級，絕大部分在熱帶擾動階段或發(fā)展到熱帶低壓階段之后就不再繼續(xù)加強(qiáng)并逐漸消失。[1]

目前，對初生熱帶氣旋的預(yù)報，即對熱帶擾動形成后能否進(jìn)一步發(fā)展成為熱帶風(fēng)暴及以上等級的熱帶氣旋的預(yù)報，仍存在很大的困難。雖然各國的氣象學(xué)家在熱帶氣旋生成的預(yù)報方面做出了巨大努力，但目前的預(yù)報準(zhǔn)確率仍然不高，較為有效的手段依舊以監(jiān)測為主。[2]

對于船舶而言，在海上航行和作業(yè)過程中對初生熱帶氣旋進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警是非常重要的，一旦航區(qū)或作業(yè)區(qū)附近有熱帶氣旋生成，如果不能及時調(diào)整航線或作業(yè)時間，可能會給船舶和作業(yè)人員帶來重大威脅。

目前，世界各國的氣象機(jī)構(gòu)每天都會發(fā)布許多關(guān)于初生熱帶氣旋的信息，但這些信息大多是供專業(yè)氣象預(yù)報人員預(yù)測生成熱帶氣旋使用的，具有很強(qiáng)的專業(yè)性。對于非氣象專業(yè)的航運(yùn)安全相關(guān)管理人員來說，在了解、分辨、選擇和使用這些網(wǎng)站發(fā)布的信息方面存在很大的困難。因此，對這些關(guān)于初生熱帶氣旋監(jiān)測和預(yù)警信息的網(wǎng)站上的信息進(jìn)行分析和比較，從中挑選出從內(nèi)容到形式都符合航運(yùn)安全相關(guān)人員需要的部分，并結(jié)合實(shí)例做出使用說明，對于更好地使用這些信息，進(jìn)而有效地保障海上航行和作業(yè)安全，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。[3]

1 西北太平洋初生熱帶氣旋監(jiān)測和預(yù)警信息

很多專業(yè)氣象機(jī)構(gòu)都會發(fā)布多種關(guān)于熱帶擾動、熱帶低壓及其發(fā)展變化的監(jiān)測和預(yù)警信息。本文重點(diǎn)關(guān)注能在一般公用網(wǎng)絡(luò)上看到的(而非氣象部門內(nèi)部專用網(wǎng)站上的)初生熱帶氣旋監(jiān)測和預(yù)警信息。

1.1 美國國家海洋和大氣管理局熱帶氣旋形成概率

美國國家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA)每天都發(fā)布熱帶氣旋形成概率的產(chǎn)品，每天分別在0000 UTC、0600 UTC、1200 UTC和1800 UTC提供1次預(yù)報圖。預(yù)報圖顯示未來熱帶氣旋形成的位置和概率。

1.2 NOAA熱帶氣旋形成和路徑預(yù)報

NOAA在國家環(huán)境預(yù)報中心的氣旋生成和路徑預(yù)報網(wǎng)頁(NCEP/EMC Cyclogenesis Tracking Page)上發(fā)布熱帶氣旋形成和路徑預(yù)報，每天提供4次預(yù)報,并分別給出00～48 h、00～120 h、48～120 h和120～240 h等4個時間段的預(yù)報圖，從預(yù)報圖中可直觀地看出熱帶氣旋形成的位置、發(fā)生的概率和路徑預(yù)報。

1.3 NOAA多平臺熱帶氣旋地面風(fēng)場分析

NOAA提供有多平臺熱帶氣旋地面風(fēng)場分析(Multiplatform Tropical Cyclone Surface Winds Analysis，MTCSWA)，內(nèi)容包含已編號的熱帶擾動以上強(qiáng)度的熱帶低壓系統(tǒng)及其周圍衛(wèi)星的反演風(fēng)場實(shí)況，每天4次，并分別給出10°×10°、0.5°×0.5°和4°×4°范圍內(nèi)0.1°×0.1°的風(fēng)場，從給出的圖中可看到熱帶擾動或低壓系統(tǒng)的具體位置及其風(fēng)場的具體信息，包括不同象限的大風(fēng)半徑、中心氣壓值、最大風(fēng)速、最大風(fēng)速區(qū)的半徑和方位等。[4]

1.4 NOAA熱帶氣旋形成和路徑預(yù)報

中國中央氣象臺在預(yù)計(jì)已存在的熱帶低壓有可能加強(qiáng)為熱帶風(fēng)暴以上等級時，會發(fā)布關(guān)于熱帶氣旋生成的“重要天氣提示”，內(nèi)容包括可能加強(qiáng)成為熱帶風(fēng)暴的熱帶低壓未來的強(qiáng)度和路徑預(yù)報。[5]

1.5 日本傳真天氣圖相關(guān)內(nèi)容

由日本氣象廳發(fā)布的日本傳真天氣圖是我國船員最常用的天氣圖之一，包括地面實(shí)況圖(AS)和地面預(yù)報圖(FS)，其中：地面實(shí)況圖每天有4張；24 h和48 h地面預(yù)報圖在每天0000 UTC和1200 UTC各發(fā)布1張。

1.6 歐洲中期天氣預(yù)報中心240 h地面氣壓場預(yù)報

歐洲中期天氣預(yù)報中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF)提供未來10 d的地面氣壓場預(yù)報，每天更新2次，分別在當(dāng)日的0000 UTC和1200 UTC。[6]

1.7 美國384 h地面氣壓場預(yù)報

美國全球預(yù)報系統(tǒng)(Global Forecast System，GFS)NOAA提供未來384 h的地面氣壓場預(yù)報，預(yù)報時效為16 d，每天提供4次。[7]

2 初生熱帶氣旋監(jiān)測預(yù)警信息比較

目前,初生熱帶氣旋監(jiān)測預(yù)警信息可大致可分為2類:一類是熱帶氣旋生成臨近預(yù)警信息，預(yù)報時效一般在3 d以內(nèi)；另一類是熱帶氣旋生成中期展望，預(yù)報時效一般在10 d以上。

2.1 熱帶氣旋生成臨近預(yù)警信息

熱帶氣旋生成臨近預(yù)警信息的主要來源包括NOAA的熱帶氣旋風(fēng)場實(shí)況、NOAA的熱帶氣旋48 h形成概率、NOAA的熱帶氣旋形成和路徑預(yù)報、我國的重要天氣提示和日本傳真天氣圖等。

NOAA熱帶氣旋形成概率預(yù)報是相對容易找到的熱帶氣旋臨近預(yù)警類預(yù)報產(chǎn)品，可提供未來48 h熱帶氣旋形成的位置和形成概率。[8]但是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，該產(chǎn)品效果并不十分理想，其主要原因有2個：

1) 預(yù)報圖上標(biāo)出的可能形成熱帶氣旋的位置過多，大部分后來并未形成熱帶氣旋。

2) 標(biāo)注的0～48 h熱帶氣旋形成概率最高只有26%，0～24 h和24～48 h的熱帶氣旋形成概率最高只有13%。這樣低的熱帶氣旋形成概率的應(yīng)用價值似乎并不高(見圖1)。

NOAA熱帶氣旋形成和路徑預(yù)報提供未來多個機(jī)構(gòu)給出的多種模式的預(yù)報結(jié)果，預(yù)報時效從48 h到240 h不等。根據(jù)較長時間的觀察統(tǒng)計(jì)，NCEP提供的48 h集合預(yù)報效果相對較好，其不足之處在于圖上同時標(biāo)有多個機(jī)構(gòu)對該熱帶氣旋未來不同路徑的預(yù)報結(jié)果，使得熱帶氣旋的生成概率圖斑顏色受到干擾，顯示不清晰(見圖2)。

圖1 NOAA發(fā)布的熱帶氣旋48 h形成位置和概率

圖2 NOAA熱帶氣旋形成及路徑預(yù)報產(chǎn)品中

中國中央氣象臺并不提供熱帶擾動的信息，但當(dāng)其確認(rèn)已有熱帶低壓將加強(qiáng)成為熱帶風(fēng)暴時，會在“重要天氣提示”欄目中發(fā)布熱帶氣旋生成的預(yù)警信息。作為中國氣象權(quán)威機(jī)構(gòu)正式發(fā)布的信息，一般來說，其預(yù)報的準(zhǔn)確率和可信度較高。

日本氣象廳發(fā)布的傳真天氣圖中、地面實(shí)況圖和地面24 h、48 h預(yù)報圖上都標(biāo)有熱帶低壓區(qū)和熱帶低壓的位置和中心氣壓值，當(dāng)預(yù)計(jì)熱帶低壓未來將發(fā)展成為熱帶風(fēng)暴時，會在地面實(shí)況圖上發(fā)布大風(fēng)警報(Gale Warning,GW)或更高等級警報。在其GW等警報中，明確標(biāo)出熱帶低壓的詳細(xì)信息，包括熱帶低壓的當(dāng)前位置、中心氣壓值、移向移速、近中心最大風(fēng)速和最大陣風(fēng)風(fēng)速，預(yù)計(jì)未來24 h的近中心最大風(fēng)速和最大陣風(fēng)風(fēng)速。24 h和48 h地面預(yù)報圖上標(biāo)有預(yù)計(jì)將生成的熱帶風(fēng)暴或更高等級熱帶氣旋的強(qiáng)度等級、預(yù)報位置、中心氣壓值和近中心最大風(fēng)速。

2.2 熱帶氣旋生成中期展望信息

常用的熱帶氣旋生成中期展望信息主要來自于GFS 384 h地面氣壓場預(yù)報和ECMWF 240 h地面氣壓場預(yù)報。

GFS預(yù)報圖的圖面范圍為整個西北太平洋區(qū)域，預(yù)報內(nèi)容包括地面氣壓場、網(wǎng)格點(diǎn)上的風(fēng)向風(fēng)速和用不同顏色表示的風(fēng)速分布情況。GFS預(yù)報圖每天更新4次，預(yù)報時間步長為6 h，能較好地反映出熱帶低壓系統(tǒng)的連續(xù)變化情況。

ECMWF沒有整個西太平洋范圍的預(yù)報圖，但使用者可通過分別查看東南亞區(qū)域和東亞及西太平洋區(qū)域的預(yù)報圖進(jìn)行信息匯總。由于ECMWF每天更新2次，且預(yù)報時間步長為24 h，因此下載預(yù)報圖所需時間較短。[9]

3 推薦網(wǎng)站應(yīng)用流程

基于對初生熱帶氣旋監(jiān)測和預(yù)警信息的比較分析，推薦美國GFS 384 h地面氣壓場預(yù)報、ECMWF 240 h地面氣壓場預(yù)報、中國中央氣象臺重要天氣提示、日本傳真天氣圖和NOAA熱帶擾動周圍風(fēng)場供航運(yùn)安全相關(guān)管理人員使用。

考慮到船舶駕駛?cè)藛T和航運(yùn)或海上作業(yè)安全相關(guān)管理人員在知識結(jié)構(gòu)上的差異，不能與氣象專業(yè)人員一樣熟悉相關(guān)熱帶氣旋生成和預(yù)警信息的來源，本文給出了應(yīng)用推薦網(wǎng)站的流程。

1) 航運(yùn)或海上作業(yè)安全相關(guān)管理人員在研究分析熱帶氣旋生成和預(yù)警信息時，首先可進(jìn)入NOAA多平臺熱帶氣旋地面風(fēng)場分析網(wǎng)站，了解其已標(biāo)號的熱帶擾動位置、近中心最大風(fēng)速和周圍風(fēng)場情況。

2) 關(guān)注中國中央氣象臺是否發(fā)布最新的“重要天氣提示”，以了解近期是否有鄰近中國沿海的熱帶氣旋生成。同時，對最新的日本地面實(shí)況圖和24 h、48 h地面預(yù)報圖進(jìn)行分析，關(guān)注相關(guān)海區(qū)是否有熱帶氣旋將要生成；重點(diǎn)關(guān)注已存在的熱帶低壓，了解日本氣象廳是否發(fā)布GW或更高等級的警報，分析日本氣象廳對該熱帶低壓未來發(fā)展情況的預(yù)測。

3) 進(jìn)一步研究最新的GFS 384 h預(yù)報圖和ECMWF 240 h預(yù)報圖，觀察在未來一段時間內(nèi)，西北太平洋區(qū)域內(nèi)何時何處有熱帶低壓系統(tǒng)存在，這些熱帶低壓系統(tǒng)是否有未來將要發(fā)展加深的預(yù)計(jì)。據(jù)此可大概知道未來何時何處有可能有熱帶氣旋生成。

若在某個熱帶氣旋可能生成的海域正好將有船舶航行經(jīng)過或?qū)⒂泻Ｉ献鳂I(yè)，則要密切跟蹤GFS和ECMWF對相應(yīng)的熱帶低壓系統(tǒng)發(fā)展情況的后續(xù)最新預(yù)報。一旦發(fā)現(xiàn)該熱帶低壓系統(tǒng)有加強(qiáng)發(fā)展的趨勢，應(yīng)及時調(diào)整航行或作業(yè)方案，規(guī)避風(fēng)險。[10]

對于美國JTWC已編號的熱帶擾動和熱帶低壓，可進(jìn)一步查看NOAA發(fā)布的熱帶擾動或熱帶低壓周圍的風(fēng)場實(shí)況。由此,跟蹤臺風(fēng)的實(shí)時風(fēng)場的發(fā)展，作為制作新的航行或作業(yè)方案的重要參考。完整的網(wǎng)站應(yīng)用流程見圖3。

圖3 熱帶氣旋生成和預(yù)警信息網(wǎng)站應(yīng)用流程圖

4 應(yīng)用實(shí)例分析

下面通過實(shí)例說明如何使用本文提出的流程和推薦的網(wǎng)站。

4.1 流 程

1) 2019年7月30日傍晚，使用者首先觀察NOAA多平臺熱帶氣旋地面風(fēng)場，可看到NOAA在7月30日0600 UTC已認(rèn)定一個西北太平洋區(qū)域內(nèi)的熱帶擾動，臨時編號為92W(圖上記為WP9219)。該熱帶擾動當(dāng)時的中心氣壓值為1 001.1 hPa，近中心最大風(fēng)速為32 kn(7級)。當(dāng)時NOAA認(rèn)為該熱帶擾動沒有達(dá)到熱帶低壓等級，并沒有給予其正式編號(見圖4)。

圖4 NOAA發(fā)布的92W熱帶擾動周圍風(fēng)場實(shí)況

2) 查看中國中央氣象臺網(wǎng)站，發(fā)現(xiàn)在“重要天氣提示”欄目中已有關(guān)于熱帶氣旋生成的預(yù)警信息發(fā)布。中國中央氣象臺網(wǎng)站已在7月30日17:00(北京時間)將NOAA認(rèn)定并編號為92W的海南島ESE方向的熱帶擾動認(rèn)定為熱帶低壓。中國中央氣象臺預(yù)計(jì)，該熱帶低壓將于7月31日11:00(北京時間)加強(qiáng)為熱帶風(fēng)暴等級。具體強(qiáng)度變化和路徑預(yù)報情況見圖5。

3) 查看2019年7月30日0600 UTC日本氣象廳發(fā)布的地面實(shí)況圖(見圖6)，可看出日本氣象廳也已將南海ESE方向的熱帶低壓系統(tǒng)認(rèn)定為熱帶低壓等級。該熱帶低壓系統(tǒng)當(dāng)時的風(fēng)力為30 kn，中心氣壓值為998 hPa，并預(yù)計(jì)在未來24 h內(nèi)其風(fēng)力可逐漸增強(qiáng)到35 kn(8級)，達(dá)到熱帶風(fēng)暴等級。

圖5 中國中央氣象臺“重要天氣提示”欄目中發(fā)布的南海熱帶低壓強(qiáng)度和路徑預(yù)報

圖6 日本氣象廳發(fā)布的2019年7月30日

4) 由2019年7月30日0000 UTC發(fā)布的48 h地面預(yù)報圖可知，預(yù)計(jì)實(shí)況圖上的熱帶低壓將發(fā)展成為熱帶風(fēng)暴，并將在雷州半島東北部登陸(見圖7)。7月31日0000 UTC(北京時間0800時)日本氣象廳認(rèn)定該熱帶低壓升級為熱帶風(fēng)暴，并正式將其命名為韋帕，給予編號為1907。

圖7 日本氣象廳2019年7月30日0000 UTC發(fā)布的48 h地面預(yù)報圖

4.2 網(wǎng) 站

1) 對于熱帶氣旋生成中期展望信息的了解，可首先查看ECMWF的240 h地面氣壓場預(yù)報。在2019年7月30日0000 UTC發(fā)布的東南亞和印尼海域未來10 d地面氣壓場預(yù)報圖上，可看到未來3 d(即7月31日0000 UTC至8月2日0000 UTC)熱帶風(fēng)暴韋帕將從海南島ESE方向逐漸向偏西方向移動，穿過雷州半島進(jìn)入北部灣，在中越交界地區(qū)登陸。ECMWF預(yù)計(jì)6 d后，即8月5日0000 UTC，臺灣東南方向海面將有1個熱帶低壓系統(tǒng)出現(xiàn)，該系統(tǒng)將逐漸加強(qiáng)，從8月6日0000 UTC開始，其中心氣壓值就將下降到995 hPa以下。之后該系統(tǒng)將繼續(xù)加強(qiáng)，并于8月9日0000 UTC在浙江沿海登陸(見圖8)。

a) 8月5日地面氣壓場預(yù)報

b) 8月6日地面氣壓場預(yù)報

c) 8月7日地面氣壓場預(yù)報

d) 8月8日地面氣壓場預(yù)報

e) 8月9日地面氣壓場預(yù)報

2) GFS的384 h預(yù)報結(jié)果由于預(yù)報時間步長為6 h，因此在GFS預(yù)報圖上可更清晰地看到熱帶擾動92W，即后來的2019年7號熱帶風(fēng)暴韋帕的加強(qiáng)和登陸過程。在GFS預(yù)報圖上可注意到，從2019年7月31日0000 UTC起，西北太平洋上就一直存在另外兩個熱帶低壓系統(tǒng)，一個位于菲律賓呂宋島東部洋面，另一個位于更東面的洋面上。這兩個熱帶低壓系統(tǒng)在ECMWF圖上并不明顯。直到8月9日0000 UTC(即ECMWF 7月31日0000 UTC預(yù)報的最長時效)，也沒有顯示這兩個熱帶低壓系統(tǒng)有明顯的發(fā)展和加強(qiáng)的跡象。但是，在GFS預(yù)報圖上明確顯示這兩個熱帶低壓系統(tǒng)都將明顯加強(qiáng)。具體來說，GFS預(yù)測從2019年8月2日1800 UTC起，菲律賓呂宋島東部洋面的熱帶低壓系統(tǒng)的中心氣壓值就將下降到995 hPa以下，風(fēng)力達(dá)到8級以上，即達(dá)到熱帶風(fēng)暴等級。從8月2日1800 UTC起，在呂宋島西部海面又有一個熱帶低壓系統(tǒng)生成，并將于8月3日1800 UTC起，中心氣壓值達(dá)到990 hPa以下，風(fēng)力達(dá)到8級以上。此外，到8月5日0000 UTC，位于更東面的洋面上的熱帶低壓系統(tǒng)中心氣壓值也將下降到996 hPa以下，風(fēng)力達(dá)到8級以上。此時，上述3個熱帶低壓系統(tǒng)都將明顯發(fā)展加深，造成西北太平洋上3臺共舞的情況。自西向東3個熱帶低壓系統(tǒng)的中心氣壓值將分別降到973 hPa、958 hPa和996 hPa(見圖9)。與后來的實(shí)況圖相比，可發(fā)現(xiàn)GFS的預(yù)測結(jié)果與實(shí)際情況的符合程度是較好的。

3) 在2019年8月5日0000 UTC日本氣象廳發(fā)布的地面實(shí)況圖上可看到:菲律賓呂宋島東部洋面的熱帶低壓系統(tǒng)已發(fā)展成為編號為1909的熱帶風(fēng)暴“利奇馬”；最東面的熱帶低壓系統(tǒng)比GFS預(yù)報的位置更加偏西，已發(fā)展成為2019年18號強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“范斯高”；但位于南海的熱帶低壓系統(tǒng)沒有像預(yù)期的那樣發(fā)展起來，仍處于熱帶低氣壓階段。見圖10。

圖9 GFS 2019年7月30日0000 UTC發(fā)布的144 h

圖10 日本氣象廳發(fā)布的2019年8月5日0000 UTC

盡管GFS的預(yù)測結(jié)果與實(shí)際情況相比還有一定的誤差，但這是6 d前的預(yù)測。因此，這樣的預(yù)報還是具有很高的參考價值的。

5 結(jié)束語

本文給出關(guān)于西北太平洋初生熱帶氣旋監(jiān)測和預(yù)警信息獲取的比較和分析方法，所使用的資料主要來自于一般用戶能從網(wǎng)上查看的臺風(fēng)信息公共網(wǎng)站，并非氣象部門內(nèi)部專業(yè)網(wǎng)站。對一些外國專業(yè)臺風(fēng)信息網(wǎng)站，如對專業(yè)臺風(fēng)問題研究非常重要的JTWC網(wǎng)站等尚未介紹。盡管如此，目前仍有很多可在公共網(wǎng)站上看到的專業(yè)氣象機(jī)構(gòu)發(fā)布的熱帶擾動監(jiān)測和預(yù)警信息。

本文根據(jù)多年來對西北太平洋初生熱帶氣旋監(jiān)測和預(yù)警信息的跟蹤和使用的經(jīng)驗(yàn)，對這些信息進(jìn)行了分析和整理，所得結(jié)論可為航運(yùn)安全相關(guān)管理人員快速有效地了解西太平洋初生熱帶氣旋動態(tài)提供幫助，并為進(jìn)一步研發(fā)專供航運(yùn)安全相關(guān)管理人員使用的熱帶氣旋生成預(yù)警系統(tǒng)提供重要參考。