西北太平洋初生熱帶氣旋監測預警信息比較

劉大剛, 裴天琪， 徐明斐， 王 茜， 杜曉斌

(大連海事大學 航海學院，遼寧 大連 116026)

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

目前，對初生熱帶氣旋的預報，即對熱帶擾動形成后能否進一步發展成為熱帶風暴及以上等級的熱帶氣旋的預報，仍存在很大的困難。雖然各國的氣象學家在熱帶氣旋生成的預報方面做出了巨大努力，但目前的預報準確率仍然不高，較為有效的手段依舊以監測為主。[2]

對于船舶而言，在海上航行和作業過程中對初生熱帶氣旋進行監測和預警是非常重要的，一旦航區或作業區附近有熱帶氣旋生成，如果不能及時調整航線或作業時間，可能會給船舶和作業人員帶來重大威脅。

目前，世界各國的氣象機構每天都會發布許多關于初生熱帶氣旋的信息，但這些信息大多是供專業氣象預報人員預測生成熱帶氣旋使用的，具有很強的專業性。對于非氣象專業的航運安全相關管理人員來說，在了解、分辨、選擇和使用這些網站發布的信息方面存在很大的困難。因此，對這些關于初生熱帶氣旋監測和預警信息的網站上的信息進行分析和比較，從中挑選出從內容到形式都符合航運安全相關人員需要的部分，并結合實例做出使用說明，對于更好地使用這些信息，進而有效地保障海上航行和作業安全，具有十分重要的現實意義。[3]

1 西北太平洋初生熱帶氣旋監測和預警信息

很多專業氣象機構都會發布多種關于熱帶擾動、熱帶低壓及其發展變化的監測和預警信息。本文重點關注能在一般公用網絡上看到的(而非氣象部門內部專用網站上的)初生熱帶氣旋監測和預警信息。

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)每天都發布熱帶氣旋形成概率的產品，每天分別在0000 UTC、0600 UTC、1200 UTC和1800 UTC提供1次預報圖。預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報

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

1.3 NOAA多平臺熱帶氣旋地面風場分析

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

1.4 NOAA熱帶氣旋形成和路徑預報

中國中央氣象臺在預計已存在的熱帶低壓有可能加強為熱帶風暴以上等級時，會發布關于熱帶氣旋生成的“重要天氣提示”，內容包括可能加強成為熱帶風暴的熱帶低壓未來的強度和路徑預報。[5]

1.5 日本傳真天氣圖相關內容

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

1.6 歐洲中期天氣預報中心240 h地面氣壓場預報

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

1.7 美國384 h地面氣壓場預報

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

2 初生熱帶氣旋監測預警信息比較

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

2.1 熱帶氣旋生成臨近預警信息

熱帶氣旋生成臨近預警信息的主要來源包括NOAA的熱帶氣旋風場實況、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報是相對容易找到的熱帶氣旋臨近預警類預報產品，可提供未來48 h熱帶氣旋形成的位置和形成概率。[8]但是，在實際應用過程中，該產品效果并不十分理想，其主要原因有2個：

1) 預報圖上標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用價值似乎并不高(見圖1)。

NOAA熱帶氣旋形成和路徑預報提供未來多個機構給出的多種模式的預報結果，預報時效從48 h到240 h不等。根據較長時間的觀察統計，NCEP提供的48 h集合預報效果相對較好，其不足之處在于圖上同時標有多個機構對該熱帶氣旋未來不同路徑的預報結果，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報產品中

中國中央氣象臺并不提供熱帶擾動的信息，但當其確認已有熱帶低壓將加強成為熱帶風暴時，會在“重要天氣提示”欄目中發布熱帶氣旋生成的預警信息。作為中國氣象權威機構正式發布的信息，一般來說，其預報的準確率和可信度較高。

日本氣象廳發布的傳真天氣圖中、地面實況圖和地面24 h、48 h預報圖上都標有熱帶低壓區和熱帶低壓的位置和中心氣壓值，當預計熱帶低壓未來將發展成為熱帶風暴時，會在地面實況圖上發布大風警報(Gale Warning,GW)或更高等級警報。在其GW等警報中，明確標出熱帶低壓的詳細信息，包括熱帶低壓的當前位置、中心氣壓值、移向移速、近中心最大風速和最大陣風風速，預計未來24 h的近中心最大風速和最大陣風風速。24 h和48 h地面預報圖上標有預計將生成的熱帶風暴或更高等級熱帶氣旋的強度等級、預報位置、中心氣壓值和近中心最大風速。

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地面氣壓場預報和ECMWF 240 h地面氣壓場預報。

GFS預報圖的圖面范圍為整個西北太平洋區域，預報內容包括地面氣壓場、網格點上的風向風速和用不同顏色表示的風速分布情況。GFS預報圖每天更新4次，預報時間步長為6 h，能較好地反映出熱帶低壓系統的連續變化情況。

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

3 推薦網站應用流程

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

考慮到船舶駕駛人員和航運或海上作業安全相關管理人員在知識結構上的差異，不能與氣象專業人員一樣熟悉相關熱帶氣旋生成和預警信息的來源，本文給出了應用推薦網站的流程。

1) 航運或海上作業安全相關管理人員在研究分析熱帶氣旋生成和預警信息時，首先可進入NOAA多平臺熱帶氣旋地面風場分析網站，了解其已標號的熱帶擾動位置、近中心最大風速和周圍風場情況。

2) 關注中國中央氣象臺是否發布最新的“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況圖和24 h、48 h地面預報圖進行分析，關注相關海區是否有熱帶氣旋將要生成；重點關注已存在的熱帶低壓，了解日本氣象廳是否發布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展情況的預測。

3) 進一步研究最新的GFS 384 h預報圖和ECMWF 240 h預報圖，觀察在未來一段時間內，西北太平洋區域內何時何處有熱帶低壓系統存在，這些熱帶低壓系統是否有未來將要發展加深的預計。據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過或將有海上作業，則要密切跟蹤GFS和ECMWF對相應的熱帶低壓系統發展情況的后續最新預報。一旦發現該熱帶低壓系統有加強發展的趨勢，應及時調整航行或作業方案，規避風險。[10]

對于美國JTWC已編號的熱帶擾動和熱帶低壓，可進一步查看NOAA發布的熱帶擾動或熱帶低壓周圍的風場實況。由此,跟蹤臺風的實時風場的發展，作為制作新的航行或作業方案的重要參考。完整的網站應用流程見圖3。

圖3 熱帶氣旋生成和預警信息網站應用流程圖

4 應用實例分析

下面通過實例說明如何使用本文提出的流程和推薦的網站。

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場，可看到NOAA在7月30日0600 UTC已認定一個西北太平洋區域內的熱帶擾動，臨時編號為92W(圖上記為WP9219)。該熱帶擾動當時的中心氣壓值為1 001.1 hPa，近中心最大風速為32 kn(7級)。當時NOAA認為該熱帶擾動沒有達到熱帶低壓等級，并沒有給予其正式編號(見圖4)。

圖4 NOAA發布的92W熱帶擾動周圍風場實況

2) 查看中國中央氣象臺網站，發現在“重要天氣提示”欄目中已有關于熱帶氣旋生成的預警信息發布。中國中央氣象臺網站已在7月30日17:00(北京時間)將NOAA認定并編號為92W的海南島ESE方向的熱帶擾動認定為熱帶低壓。中國中央氣象臺預計，該熱帶低壓將于7月31日11:00(北京時間)加強為熱帶風暴等級。具體強度變化和路徑預報情況見圖5。

3) 查看2019年7月30日0600 UTC日本氣象廳發布的地面實況圖(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認定為熱帶低壓等級。該熱帶低壓系統當時的風力為30 kn，中心氣壓值為998 hPa，并預計在未來24 h內其風力可逐漸增強到35 kn(8級)，達到熱帶風暴等級。

圖5 中國中央氣象臺“重要天氣提示”欄目中發布的南海熱帶低壓強度和路徑預報

圖6 日本氣象廳發布的2019年7月30日

4) 由2019年7月30日0000 UTC發布的48 h地面預報圖可知，預計實況圖上的熱帶低壓將發展成為熱帶風暴，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)日本氣象廳認定該熱帶低壓升級為熱帶風暴，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發布的48 h地面預報圖

4.2 網 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地面氣壓場預報。在2019年7月30日0000 UTC發布的東南亞和印尼海域未來10 d地面氣壓場預報圖上，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，穿過雷州半島進入北部灣，在中越交界地區登陸。ECMWF預計6 d后，即8月5日0000 UTC，臺灣東南方向海面將有1個熱帶低壓系統出現，該系統將逐漸加強，從8月6日0000 UTC開始，其中心氣壓值就將下降到995 hPa以下。之后該系統將繼續加強，并于8月9日0000 UTC在浙江沿海登陸(見圖8)。

a) 8月5日地面氣壓場預報

b) 8月6日地面氣壓場預報

c) 8月7日地面氣壓場預報

d) 8月8日地面氣壓場預報

e) 8月9日地面氣壓場預報

2) GFS的384 h預報結果由于預報時間步長為6 h，因此在GFS預報圖上可更清晰地看到熱帶擾動92W，即后來的2019年7號熱帶風暴韋帕的加強和登陸過程。在GFS預報圖上可注意到，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，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預報的最長時效)，也沒有顯示這兩個熱帶低壓系統有明顯的發展和加強的跡象。但是，在GFS預報圖上明確顯示這兩個熱帶低壓系統都將明顯加強。具體來說，GFS預測從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的中心氣壓值就將下降到995 hPa以下，風力達到8級以上，即達到熱帶風暴等級。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生成，并將于8月3日1800 UTC起，中心氣壓值達到990 hPa以下，風力達到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中心氣壓值也將下降到996 hPa以下，風力達到8級以上。此時，上述3個熱帶低壓系統都將明顯發展加深，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)。與后來的實況圖相比，可發現GFS的預測結果與實際情況的符合程度是較好的。

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

圖9 GFS 2019年7月30日0000 UTC發布的144 h

圖10 日本氣象廳發布的2019年8月5日0000 UTC

盡管GFS的預測結果與實際情況相比還有一定的誤差，但這是6 d前的預測。因此，這樣的預報還是具有很高的參考價值的。

5 結束語

本文給出關于西北太平洋初生熱帶氣旋監測和預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上查看的臺風信息公共網站，并非氣象部門內部專業網站。對一些外國專業臺風信息網站，如對專業臺風問題研究非常重要的JTWC網站等尚未介紹。盡管如此，目前仍有很多可在公共網站上看到的專業氣象機構發布的熱帶擾動監測和預警信息。

本文根據多年來對西北太平洋初生熱帶氣旋監測和預警信息的跟蹤和使用的經驗，對這些信息進行了分析和整理，所得結論可為航運安全相關管理人員快速有效地了解西太平洋初生熱帶氣旋動態提供幫助，并為進一步研發專供航運安全相關管理人員使用的熱帶氣旋生成預警系統提供重要參考。