项目介绍

tc 台风是影响我国的重要灾害性天气之一,对我国沿海地区的社会生产、经济发展、人民生命财产及国防安全等都产生巨大的影响。在过去几十年,台风的路径预报有显著的提高,但台风强度、结构预报的改进却非常有限。为提升台风3-7天路径、强度和结构的预报能力,服务于国家可持续发展和防灾减灾,本项目以近年来在灾害性中尺度动力学、数据同化和数值预报等方面的研究工作为基础,揭示影响台风强度、结构及其变化的关键性动力、热力过程及可预报性;改进台风数值模式及其对关键物理过程的描述;研发多尺度集合-变分混合同化方案,建立动力-统计预报模型和集合预报系统。项目拟解决的关键科学问题有:(1)控制或影响3-7天台风路径、强度与结构变化的关键动力、热力过程及内在联系。(2)海气边界层、积云对流等模式物理过程的尺度依赖特征及其对台风路径、强度和结构的影响作用。(3)如何有效提升3-7天西北太平洋台风的路径、强度与结构预报准确率及相关新的资料同化、预报理论和技术。

课题设置

根据项目拟解决的关键科学问题,项目研究内容凝练为:研究台风路径、强度和结构三者整合对多尺度和多变环境的响应,研发尺度适应的积云对流参数化方案和新型台风边界层参数化方案,发展综合考虑台风系统多尺度性、多源观测资料的数据同化方案、以及针对卫星资料的同化方法,建立台风动力-统计预报模型和集合预报系统。

针对研究内容,项目设置四个课题。在台风机理研究方面,设立课题一:台风路径、强度和结构变化动力学及可预报性;在台风关键物理过程和参数化方案方面,设立课题二:台风数值模式的关键物理过程研究;在数据同化和卫星资料的应用方面,设立课题三:台风多尺度数据同化理论及技术研究;在台风预报方面,设立课题四:台风3-7天路径、强度和结构的预报技术研究。课题一二三从不同的角度和方法去研究影响台风3-7天路径、强度和结构的动力学和热力学过程以及影响预报的因素,课题四面向台风3-7天预报提出整合的方案和系统。各课题既有各自需要解决的科学问题,又相互关联,形成了一个从基础研究到业务预报的有机整体。

 

科研支撑

项目承担及课题主持单位南京大学主要依托南京大学中尺度灾害性天气教育部重点实验室开展主体研究。南京大学目前新一代的高性能计算机群拥有910个CPU计算节点,共计21840个CPU,并可满足PB级海量数据文件的临时汇存需要。项目已在该机群上进行了台风大涡模拟、集合预报的初步试验,能够支持项目开展台风高分辨率模拟与预报试验的需要。另外,该实验室拥有先进的静止/极轨气象卫星资料接受设备,以及用于接收常规资料的中国气象局卫星数据广播系统CMAcast接收站,此外,还有C波段移动式双偏振雷达、X波段全固态双偏振雷达、二维视频雨滴谱仪等观测仪器与设备。现有的观测网络可为项目提供了台风研究所需的相关资料。另外,项目成员通过承担先前的国家重大重点研究项目,积累一批高质量的、针对性强的台风观测与模拟资料,为项目前期和高效率开展提供了坚实基础。

项目承担单位中国气象科学研究院主要依托灾害天气国家重点实验室开展主要研究。该实验室先后主持完成了5个灾害天气领域973项目,组织了“十三五”国家自然灾害重大专项实施方案编制,组织了由中国气象局、中国科学院和国家自然科学基金委员会共同发起的为期10年的“第三次青藏高原大气科学试验”。在中国气象局确定的3项重大核心攻关任务中,实验室作为牵头单位之一承担了2项重大核心攻关任务。该实验室与中国气象局的八个气象专业研究所协作,基于该实验目前拥有的一批先进的灾害性天气观测系统,并依托中国气象局的业务观测体系,先后组织了“华南季风观测试验”、“雷电观测试验”、“台风观测试验”等一系列重大科学实验。这些多年积累的观测资料为项目开展相关的研究提供了条件。

项目承担单位国家气象中心为国家级台风警报发布单位,负责西北太平洋和南海台风的监测预警服务并为各级党和国家政府部门、防灾减灾机构提供有关台风海洋气象决策服务信息任务,向社会提供台风海洋气象公众服务,为各沿海省市的台风海洋气象预警业务提供业务指导。国家气象中心先后承担并完成了多项国家级科研攻关项目,培养了一批具有较好科研开发能力和项目组织能力的骨干力量,已形成了一支天气预报、数值天气预报、遥感资料应用、数据处理和计算机气象应用软件开发等多方面的科研技术队伍,同时拥有先进的计算机系统和配备齐全的微机处理系统以及图象处理等软件系统。项目单位为完成项目的台风预测理论、方法和预报系统发展等研究任务提供得天独厚的条件和基础。

课题负责人

tan 谈哲敏,项目首席,第一课题负责人。1965年生,南京大学大气科学学院教授、博士生导师,南京大学副校长。2003年获国家杰出青年基金,2006年聘为教育部“长江学者奖励计划”特聘教授。主要研究方向为大气动力学、中尺度气象、热带气旋动力学与大气可预报性。先后主持承担科技部、教育部、国家自然科学基金委员会各类重点科研项目多项。在国际SCI刊物、国内外核心发表学术论文80余篇,出版著作4部。

王玉清,第二课题负责人。1960年生,夏威夷大学大气科学系教授、博士生导师、中国气象局灾害性天气国家重点实验室联合主任。2015年入选中央组织部第十一批国家千人计划创新人才专家。在热带气旋机理研究、台风气候、台风数值模拟及预报,天气和气候数值模式的研发,模式物理过程的诊断和参数化改进等基础和应用方面取得了一系列具有国际影响力的研究成果。

lei 雷荔傈,第三课题负责人。1982生,南京大学大气科学学院教授、博士生导师。2011年获美国宾夕法尼亚州立大学气象学博士。2012-2014年在美国国家大气研究中心从事博士后研究,2014-2016年在美国国家海洋和大气管理局任研究科学家。2016年被南京大学作为海外优秀人才引进,入选第七批江苏省“特聘教授”。主要从事数据同化理论与算法、数据同化在地球科学中的应用、大气可预报性等方向研究。

xu 许映龙,第四课题负责人。1968年生,现任国家气象中心教授级高级工程师、台风与海洋气象预报中心副总工程师。一直从事台风监测预报业务及预报技术研究,长期担任中央气象台首席预报员,是中国气象局“百名首席”人选、中国气象局台风预报专家创新团队首席专家、中国气象局台风及海洋专家组成员、中国科学院大学地球科学学院首席教授。