基于ECMWF細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場(chǎng)的臺(tái)風(fēng)“煙花”與颶風(fēng)“艾達(dá)”風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)與分析

熊杰，傅賜福，于福江,2，董劍希,2

（1.國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京 100081；2.自然資源部海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

1 引言

風(fēng)暴潮是一種來(lái)自海上的自然災(zāi)害現(xiàn)象，指由于強(qiáng)烈的大氣擾動(dòng)，如熱帶氣旋（臺(tái)風(fēng)或颶風(fēng)）、溫帶氣旋、冷鋒的強(qiáng)風(fēng)作用和氣壓驟變等強(qiáng)烈的天氣系統(tǒng)，引起的海面異常升高的現(xiàn)象[1-4]。風(fēng)暴潮災(zāi)害對(duì)于人口稠密和地勢(shì)低洼的沿海地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)有很大的影響[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019 年我國(guó)海洋災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為117 億元，其中風(fēng)暴潮災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)116億元[3]。因此，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)風(fēng)暴潮對(duì)于沿海地區(qū)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。

風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性與驅(qū)動(dòng)風(fēng)場(chǎng)高度相關(guān)，高分辨率風(fēng)場(chǎng)可以極大提高風(fēng)暴潮的模擬預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性[4]。Dullaart 等[5]利用不同分辨率的風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行了風(fēng)暴潮模擬，表明高分辨率的風(fēng)場(chǎng)可以提高風(fēng)暴潮模擬的準(zhǔn)確性，減小預(yù)報(bào)誤差。近年來(lái)，隨著數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，全球尺度的高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品取得了一定的成果。歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）的大氣模式高分辨率10 d預(yù)報(bào)產(chǎn)品（簡(jiǎn)稱(chēng)ECMWF細(xì)網(wǎng)格）是目前時(shí)空分辨率最高的全球氣象數(shù)值預(yù)報(bào)資料之一，它提供全球0.1°×0.1°空間分辨率和1 h 時(shí)間分辨率的氣象場(chǎng)。目前，已有學(xué)者對(duì)ECMWF 細(xì)網(wǎng)格數(shù)值預(yù)報(bào)資料中的降水和海面風(fēng)等氣象要素進(jìn)行了評(píng)估和分析。例如，連喜虎等[6-7]對(duì)中國(guó)海域10 m風(fēng)場(chǎng)的預(yù)報(bào)能力進(jìn)行了檢驗(yàn)與分析，結(jié)果表明ECMWF 細(xì)網(wǎng)格對(duì)大于5 級(jí)風(fēng)的預(yù)報(bào)結(jié)果偏小，但整體的預(yù)報(bào)偏差離散度小，預(yù)報(bào)效果較好。季曉東等[8-9]對(duì)ECMWF 細(xì)網(wǎng)格模式的降雨預(yù)報(bào)進(jìn)行了檢驗(yàn)，評(píng)估分析了ECMWF 細(xì)網(wǎng)格模式在長(zhǎng)三角地區(qū)的暴雨預(yù)報(bào)性能。然而，針對(duì)ECMWF 細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)能力的檢驗(yàn)和評(píng)估工作尚不多見(jiàn)。

本文利用已調(diào)試驗(yàn)證后的全球風(fēng)暴潮數(shù)值模型，選取了2021年第6號(hào)臺(tái)風(fēng)“煙花”和2021年大西洋第9 號(hào)颶風(fēng)“艾達(dá)”為研究個(gè)例，將ECMWF 細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場(chǎng)用于風(fēng)暴潮48 h 和24 h 數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)，評(píng)估分析ECMWF細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場(chǎng)在風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)中的適用性，為今后進(jìn)一步開(kāi)展全球風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)服務(wù)提供有價(jià)值的參考。

2 全球風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)模型的建立

2.1 模型控制方程及參數(shù)設(shè)置

為了滿(mǎn)足風(fēng)暴潮模擬的精度和計(jì)算速度，本文選取了基于非結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格的ADCIRC（The ADvanced CIRCulation model）作為數(shù)值模型進(jìn)行風(fēng)暴潮模擬。ADCIRC 模型是由Luettich 和Westerink教授基于有限元方法研制的水動(dòng)力模型，廣泛應(yīng)用于海洋、海岸和河口等復(fù)雜地形的海流、潮汐和風(fēng)暴潮模擬[10]。ADCIRC 模型采用廣義波動(dòng)連續(xù)方程與動(dòng)量方程結(jié)合，利用Galerkin 有限元方法求解方程，提高了運(yùn)行求解的穩(wěn)定性和計(jì)算速度。在球坐標(biāo)系下的連續(xù)方程和運(yùn)動(dòng)方程可表示為：

式中，λ和?分別代表經(jīng)度和緯度；H表示海水水柱的總深度，H=ζ+h，ζ表示從平均海平面算起自由表面高度，h表示平均海平面高度；R為地球半徑；?為科氏力參數(shù)，取f= 2Ωsin(?)；ρ0表示海水密度，取1025 kg/m3；g為重力加速度；PS為自由海表面大氣壓；η表示牛頓引潮勢(shì)；τsλ和τs?分別為海表面應(yīng)力在經(jīng)向和緯向上的分量，τbλ和τb?分別為海底摩擦力在經(jīng)向和緯向的分量；Dλ和D?為動(dòng)量方程的水平擴(kuò)散項(xiàng)。初始條件為ζ=u=v= 0，對(duì)于大陸和島嶼邊界條件采用法向速度為0，東、西邊界采用周期邊界。空間差分方法采用有限元離散法，時(shí)間離散采用隱式有限差分法，時(shí)間步長(zhǎng)選擇10 s。底摩擦項(xiàng)采用二次率方案，即底摩擦與深度平均流呈二次平方關(guān)系，C?min取值0.0016；最小水深設(shè)置為H0=5 m；采用二維模型，不考慮潮汐，時(shí)間權(quán)重參數(shù)設(shè)置為0.35，0.30，0.35。模式采用冷啟動(dòng)方式，但考慮到風(fēng)暴潮的初期振蕩，將預(yù)報(bào)前24 h 的風(fēng)場(chǎng)也拼接進(jìn)行計(jì)算。

2.2 計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格及數(shù)據(jù)來(lái)源

為評(píng)估ECMWF 細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)風(fēng)場(chǎng)在西北太平洋、墨西哥灣以及其他沿岸的風(fēng)暴潮模擬情況，本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)格計(jì)算區(qū)域?yàn)?0°N～78°S，180°W～180°E。該套非結(jié)構(gòu)三角網(wǎng)格共計(jì)430140 個(gè)三角形網(wǎng)格，242095 個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)（見(jiàn)圖1），對(duì)于海岸線(xiàn)和地形較為復(fù)雜的地區(qū)網(wǎng)格加密處理，沿岸最小分辨率約為5 km，大洋中心約為50 km。該套網(wǎng)格所用岸線(xiàn)數(shù)據(jù)為全球高分辨率海岸線(xiàn)數(shù)據(jù)集（a Global Selfconsistent，Hierarchical，High-resolution Geography database，GSHHG），所用水深數(shù)據(jù)為世界大洋深度圖（GEneral Bathymetric Chart of the Oceans，GEBCO）2020 最新全球水深地形數(shù)據(jù)，最小分辨率為30″（約1 km），降尺度后插值到網(wǎng)格。

圖1 風(fēng)暴潮模式計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格劃分Fig.1 Computational mesh of storm surge domain

本文所使用的中國(guó)近海臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度及路徑數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)臺(tái)風(fēng)網(wǎng)，美國(guó)近海臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度及路徑數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)颶風(fēng)中心（National Hurricane Center，NHC）和美國(guó)中太平洋颶風(fēng)中心（Central Pacific Hurricane Center，CPHC），ECMWF 細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)風(fēng)場(chǎng)以及中國(guó)近岸潮位數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，本實(shí)驗(yàn)所采用風(fēng)場(chǎng)資料的空間分辨率為0.1°×0.1°，時(shí)間分辨率為3 h，美國(guó)近岸潮位數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）。

3 風(fēng)暴潮的數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)與分析

3.1 臺(tái)風(fēng)“煙花”的風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

2021 年第6 號(hào)臺(tái)風(fēng)“煙花”（強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)）于2021年7 月17 日（世界時(shí)，下同）在太平洋西北洋面生成，此后向西移動(dòng)并不斷加強(qiáng)，21 日升級(jí)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，22 日轉(zhuǎn)為北偏西移動(dòng)，強(qiáng)度緩慢減弱，25 日在浙江省舟山普陀區(qū)沿海登陸，登陸時(shí)中心最低氣壓965 hPa，中心附近最大風(fēng)速38 m/s，26 日在浙江省嘉興沿海再次登陸，登陸強(qiáng)度為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴。臺(tái)風(fēng)“煙花”風(fēng)圈龐大、強(qiáng)度強(qiáng)且移動(dòng)緩慢，受其影響，浙江中北部—長(zhǎng)江口沿海出現(xiàn)了1.1～2.7 m 的最大風(fēng)暴增水。浙江、上海和江蘇南部多個(gè)潮位站超過(guò)警戒潮位，其中，杭州灣和長(zhǎng)江口為影響嚴(yán)重岸段，鎮(zhèn)海、定海、蘆潮港和金山嘴潮位站均觀(guān)測(cè)到超過(guò)當(dāng)?shù)丶t色警戒的潮位，鎮(zhèn)海潮位站更是觀(guān)測(cè)到破歷史記錄的潮位，部分岸段出現(xiàn)海水倒灌。

本文選取了受臺(tái)風(fēng)“煙花”影響顯著的黃埔公園、澉浦、北侖、石浦、鎮(zhèn)海和蘆潮港6個(gè)潮位站開(kāi)展預(yù)報(bào)檢驗(yàn)，將登陸前48 h 和24 h 風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比（見(jiàn)圖2 和表1）。臺(tái)風(fēng)“煙花”于7月25 日中午前后登陸，考慮到ECMWF 細(xì)網(wǎng)格數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r(shí)和預(yù)報(bào)頻次，48 h 預(yù)報(bào)選取7 月23 日12 時(shí)—26日12時(shí)，24 h預(yù)報(bào)選取7月24日12時(shí)—27日12 時(shí)。為保證臨近預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，對(duì)48 h 和24 h預(yù)報(bào)均拼接了前一日氣壓場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)，以充分模擬前期的振蕩增水。

從圖2 和表1 可以看出，各潮位站48 h 和24 h預(yù)報(bào)平均絕對(duì)誤差分別為0.49 m 和0.22 m，平均相對(duì)誤差分別為30.17%和12.56%；單站預(yù)報(bào)的最大絕對(duì)誤差0.83 m、最小絕對(duì)誤差為0.06 m，分別為48 h 鎮(zhèn)海站和24 h 石浦站。從時(shí)間序列來(lái)看，各潮位站48 h 和24 h 預(yù)報(bào)的風(fēng)暴增水趨勢(shì)均與實(shí)測(cè)基本一致，預(yù)報(bào)峰值時(shí)間與觀(guān)測(cè)峰值時(shí)間吻合較好；從最大增水預(yù)報(bào)誤差來(lái)看，24 h 預(yù)報(bào)相對(duì)48 h 預(yù)報(bào)更好，48 h預(yù)報(bào)相比實(shí)測(cè)整體偏大，24 h預(yù)報(bào)與實(shí)測(cè)更為接近。結(jié)果表明，ECMWF 細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場(chǎng)對(duì)臺(tái)風(fēng)“煙花”過(guò)程的最大增水時(shí)間和最大增水高度預(yù)報(bào)均較好。

表1 2106號(hào)臺(tái)風(fēng)“煙花”期間各站最大增水預(yù)報(bào)誤差統(tǒng)計(jì)Tab.1 Prediction error statistics of maximum surge height at each tidal station during typhoon "In-Fa"（2106）

圖2 2106號(hào)臺(tái)風(fēng)“煙花”期間各潮位站風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)值與實(shí)測(cè)值對(duì)比Fig.2 Comparisons of storm surge heights between the simulations and observed data at each tidal station during typhoon"In-Fa"（2106）

3.2 颶風(fēng)“艾達(dá)”的風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

大西洋第9 號(hào)颶風(fēng)“艾達(dá)”是2021 年登陸美國(guó)的第四個(gè)颶風(fēng)，8 月24 日生成于大西洋洋面，27 日加強(qiáng)為颶風(fēng)，登陸前在近?？焖偌訌?qiáng)，29 日，颶風(fēng)“艾達(dá)”登陸美國(guó)南部墨西哥灣沿岸的路易斯安那州，最大風(fēng)速達(dá)到了66.9 m/s，最低氣壓為929 hPa。此次颶風(fēng)強(qiáng)度強(qiáng)、風(fēng)速大且發(fā)展迅速。颶風(fēng)“艾達(dá)”的強(qiáng)風(fēng)引發(fā)風(fēng)暴潮災(zāi)害，造成大面積淹水，密西西比河河口附近的風(fēng)暴潮超過(guò)2 m。9 月2 日颶風(fēng)“艾達(dá)”的影響逐漸結(jié)束，但據(jù)美國(guó)廣播公司報(bào)道，颶風(fēng)“艾達(dá)”導(dǎo)致63 人死亡[11]。颶風(fēng)登陸沿岸大面積土地被淹，地鐵和電網(wǎng)等城市基礎(chǔ)建設(shè)被破壞，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

選取颶風(fēng)“艾達(dá)”登陸附近的4個(gè)潮位站開(kāi)展預(yù)報(bào)檢驗(yàn)，同臺(tái)風(fēng)“煙花”預(yù)報(bào)檢驗(yàn)方法一致，將登陸前48 h 和24 h 風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比。颶風(fēng)“艾達(dá)”于8 月29 日登陸，48 h 預(yù)報(bào)選取8 月27日12時(shí)—30日12時(shí)，24 h預(yù)報(bào)選取8月28日12時(shí)—31日12時(shí)。同樣，為保證臨近預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和充分模擬前期的震蕩增水，均采取拼接前一日氣壓場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)方式。

從圖3 和表2 可以看出，各潮位站48 h 和24 h預(yù)報(bào)平均絕對(duì)誤差分別為1.14 m 和0.49 m，平均相對(duì)誤差分別為61.29 和25.17；從增水趨勢(shì)來(lái)看，風(fēng)暴潮峰值出現(xiàn)時(shí)間與觀(guān)測(cè)較為一致，但從最大增水來(lái)看，除24 h預(yù)報(bào)的Grand Isle站最大增水與觀(guān)測(cè)值較為接近外，其余站預(yù)報(bào)值均與觀(guān)測(cè)值差異較大，48 h 預(yù)報(bào)和24 h 預(yù)報(bào)均顯著低于實(shí)測(cè)，尤其是48 h預(yù)報(bào)。整體分析表明，ECMWF 細(xì)網(wǎng)格對(duì)此次過(guò)程的風(fēng)暴潮峰值出現(xiàn)時(shí)間預(yù)報(bào)比較準(zhǔn)確，但最大增水預(yù)報(bào)明顯偏低，尤其是48 h預(yù)報(bào)。

圖3 Al2109號(hào)颶風(fēng)“艾達(dá)”期間各潮位站風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)值與實(shí)測(cè)值對(duì)比Fig.3 Comparisons of storm surge heights between the simulations and observed data at each tidal station during hurricane"Ida"（Al2109）

表2 Al2109號(hào)颶風(fēng)“艾達(dá)”期間各站最大增水預(yù)報(bào)誤差統(tǒng)計(jì)Tab.2 Prediction error statistics of maximum surge height at each tidal station during hurricane"Ida"（Al2109）

3.3 兩次風(fēng)暴潮過(guò)程的數(shù)值預(yù)報(bào)分析

為了分析兩次風(fēng)暴潮過(guò)程中的數(shù)值預(yù)報(bào)誤差，提取了兩次臺(tái)風(fēng)過(guò)程的實(shí)測(cè)中心氣壓和臺(tái)風(fēng)路徑，將其分別與ECMWF細(xì)網(wǎng)格48 h和24 h的預(yù)報(bào)氣壓和預(yù)報(bào)路徑進(jìn)行對(duì)比。

首先對(duì)比兩個(gè)臺(tái)風(fēng)的中心最低氣壓（見(jiàn)圖4）。風(fēng)圈龐大的臺(tái)風(fēng)“煙花”于7月18日開(kāi)始不斷加強(qiáng)，21—24日維持強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別，中心最低氣壓為955 hPa，之后緩慢減弱直至登陸。從圖4a可以看出，ECMWF細(xì)網(wǎng)格48 h 和24 h 預(yù)報(bào)氣壓與實(shí)測(cè)十分接近，48 h 預(yù)報(bào)和實(shí)測(cè)的吻合度更高，說(shuō)明ECMWF 細(xì)網(wǎng)格對(duì)臺(tái)風(fēng)“煙花”強(qiáng)度的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度很高。而對(duì)于爆發(fā)型颶風(fēng)“艾達(dá)”而言，從8月27日開(kāi)始，2 d內(nèi)強(qiáng)度迅速加強(qiáng)，中心氣壓驟降近60 hPa，達(dá)到929 hPa，隨著颶風(fēng)“艾達(dá)”登陸，強(qiáng)度快速減弱，整個(gè)過(guò)程在2～3 d 的時(shí)間內(nèi)強(qiáng)度變化非常迅速。從圖4b 可以看出，登陸前，ECMWF 細(xì)網(wǎng)格48 h 和24 h 預(yù)報(bào)的中心氣壓都高于實(shí)測(cè)，48 h 預(yù)報(bào)值則比24 h 預(yù)報(bào)更接近實(shí)測(cè)，說(shuō)明ECMWF細(xì)網(wǎng)格對(duì)颶風(fēng)“艾達(dá)”強(qiáng)度的預(yù)報(bào)顯著偏弱。

圖4 兩次臺(tái)風(fēng)過(guò)程中實(shí)況氣壓與預(yù)報(bào)氣壓對(duì)比Fig.4 Comparison of real pressure and forecast pressure during two typhoons

再對(duì)比兩個(gè)臺(tái)風(fēng)的路徑（見(jiàn)圖5）和過(guò)程最大增水（見(jiàn)圖6）。圖5 可以看出，ECMWF 細(xì)網(wǎng)格對(duì)臺(tái)風(fēng)“煙花”48 h 和24 h 的預(yù)報(bào)路徑與實(shí)況路徑非常接近，24 h 的預(yù)報(bào)路徑更為準(zhǔn)確，幾乎和實(shí)測(cè)重疊，48 h 的預(yù)報(bào)路徑偏南，更有利于杭州灣沿岸的風(fēng)暴增水。從圖6a 和6b 的過(guò)程最大增水分布和位于杭州灣岸段的蘆潮港、澉浦、鎮(zhèn)海和北侖站的預(yù)報(bào)誤差也可以看出，48 h 的風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)最大增水明顯大于24 h的風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)。ECMWF細(xì)網(wǎng)格對(duì)颶風(fēng)“艾達(dá)”48 h 預(yù)報(bào)路徑誤差較大，預(yù)報(bào)路徑偏西，24 h預(yù)報(bào)路徑更接近實(shí)測(cè)路徑，從圖6c和6d的過(guò)程最大增水分布和位于颶風(fēng)“艾達(dá)”登陸點(diǎn)右側(cè)潮位站的預(yù)報(bào)誤差也可以看出48 h 預(yù)報(bào)的最大增水分布產(chǎn)生明顯偏差，位于Grand Isle站以西沿岸各代表站的風(fēng)暴增水預(yù)報(bào)較實(shí)測(cè)顯著偏低；24 h 預(yù)報(bào)路徑與實(shí)況路徑更接近，24 h 預(yù)報(bào)的最大增水分布位于Grand Isle站以東的新奧爾良沿岸，相應(yīng)的各代表站的風(fēng)暴增水預(yù)報(bào)誤差有所減小。雖然24 h 預(yù)報(bào)路徑與實(shí)測(cè)更接近，但強(qiáng)度預(yù)報(bào)較實(shí)況偏低，24 h預(yù)報(bào)的風(fēng)暴增水仍普遍小于實(shí)測(cè)。此外，風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)對(duì)風(fēng)場(chǎng)分辨率也較為敏感[12]，針對(duì)最大風(fēng)圈半徑小于25 km的颶風(fēng)“艾達(dá)”，ECMWF細(xì)網(wǎng)格仍不能刻畫(huà)此類(lèi)超強(qiáng)颶風(fēng)的氣壓梯度和風(fēng)場(chǎng)變化，這也是導(dǎo)致風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)被低估的重要原因之一。

圖5 兩次臺(tái)風(fēng)過(guò)程中實(shí)況路徑與48 h和24 h預(yù)報(bào)路徑對(duì)比Fig.5 Comparison between the real trajectory and the 48 h and 24 h forecast trajectories during two typhoons

圖6 兩次臺(tái)風(fēng)過(guò)程中預(yù)報(bào)最大增水場(chǎng)分布與對(duì)比Fig.6 The distribution and comparison of the predicted maximum surge heights during two typhoons

綜合上述可以看出，ECMWF 細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場(chǎng)對(duì)風(fēng)圈龐大和強(qiáng)度變化較慢的大型臺(tái)風(fēng)“煙花”的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度高；對(duì)于移動(dòng)發(fā)展較快的不穩(wěn)定氣旋，ECMWF 預(yù)報(bào)效果通常較差[13]，因此對(duì)短時(shí)間強(qiáng)度爆發(fā)型颶風(fēng)“艾達(dá)”的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度稍顯不足[14]。這個(gè)結(jié)論反映到風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)中會(huì)導(dǎo)致明顯的誤差區(qū)別，文中臺(tái)風(fēng)“煙花”風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)的誤差明顯小于颶風(fēng)“艾達(dá)”，充分證明了這個(gè)觀(guān)點(diǎn)。

4 結(jié)論

本文基于ADCIRC 建立了一個(gè)適用于全球風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)模型，以2021 年臺(tái)風(fēng)“煙花”和颶風(fēng)“艾達(dá)”為研究個(gè)例，采用ECMWF 細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行了風(fēng)暴潮的數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)與分析。結(jié)論如下：

（1）ECMWF 細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場(chǎng)對(duì)于不同類(lèi)型的臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)存在較大差異從而導(dǎo)致了風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)的差異。ECMWF細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場(chǎng)對(duì)風(fēng)圈龐大且強(qiáng)度變化較慢的大型臺(tái)風(fēng)“煙花”的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度高，而對(duì)短時(shí)間強(qiáng)度爆發(fā)型颶風(fēng)“艾達(dá)”的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度稍顯不足，這也導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)“煙花”風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)的誤差明顯小于颶風(fēng)“艾達(dá)”。 颶風(fēng)“艾達(dá)”在登陸前強(qiáng)度突然急劇加強(qiáng)，ECMWF 細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)偏弱是導(dǎo)致颶風(fēng)“艾達(dá)”風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)出現(xiàn)誤差的重要原因。

（2）ECMWF 細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場(chǎng)可以成為驅(qū)動(dòng)風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)的有益補(bǔ)充，從臺(tái)風(fēng)“煙花”的數(shù)值預(yù)報(bào)誤差來(lái)看，各潮位站48 h 和24 h 預(yù)報(bào)平均絕對(duì)誤差分別為0.49 m 和0.22 m，平均相對(duì)誤差分別為30.17和12.56；從臺(tái)風(fēng)“艾達(dá)”的數(shù)值預(yù)報(bào)誤差來(lái)看，各潮位站48 h 和24 h 預(yù)報(bào)平均絕對(duì)誤差分別為1.14 m和0.49 m，平均相對(duì)誤差分別為61.29 和25.17 ，相對(duì)而言24 h風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性更高。

（3）在ECMWF 細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場(chǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展融合風(fēng)場(chǎng)可以進(jìn)一步提高風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性。對(duì)于強(qiáng)度快速爆發(fā)型臺(tái)風(fēng)而言，Holland等模型風(fēng)場(chǎng)擁有刻畫(huà)臺(tái)風(fēng)中心及附近風(fēng)力的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展模型風(fēng)場(chǎng)與ECMWF細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場(chǎng)的融合風(fēng)場(chǎng)將會(huì)進(jìn)一步提升風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)精度，筆者也會(huì)在下一步的工作中開(kāi)展此類(lèi)研究，考察融合風(fēng)場(chǎng)對(duì)風(fēng)暴潮的改進(jìn)程度。