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以下文章来源于台风动力学与预报理论 ，作者MDP

台风动力学与预报理论.

发布国家重点研发计划“重大自然灾害监测预警与防范”重点专项项目“台风强度/结构变化关键动力-热力过程及预报理论研究”的相关信息，分享台风动力学与预报理论研究进展等

当前台风数值预报非常依赖物理参数化过程，在中尺度天气预报模式（如：WRF）中，每种物理过程都有多种参数化方案可供选择，这些方案本身设计思路各异，不同方案组合造成的相互制约对预报结果有很大影响，因此，怎样选择一套物理参数化方案组合使得台风预报更加准确，成为一个重要问题。过往研究常采用确定性预报评估和选择物理参数化方案组合，认为确定性预报误差越小的方案组合效果越好。然而，确定性预报难以反映众多不确定性来源（初始场不确定性，模式不确定性等）对预报结果的影响，并不能体现方案组合的整体效果。

南京大学谈哲敏院士团队近期提出一种基于不确定性背景选择台风预报中物理参数化方案组合的框架。该研究通过构建不同方案组合的随机动能补偿（SKEB）集合，在模式不确定性背景下评估物理参数化方案组合的台风预报效果。研究发现不同方案组合的集合预报，不仅集合平均误差各有差异，集合离散度也显著不同（图1），这表明不同方案组合与SKEB集合扰动相互作用，得到的预报分布截然不同，因此，评估方案组合的集合预报效果，不能仅依据集合平均误差，也要考虑集合离散度对反映不确定信息的重要性。概率预报评分（eCRPS）可以有效量化集合预报的整体表现（图2），研究通过eCRPS分别得到方案组合对台风路径、最小海平面气压和最大表面风速的预报分布质量，由于包含了更多不确定性信息，不同方案组合的预报表现更加全面。研究进一步将概率预报评分eCRPS扩展为多变量形式（eES），以满足对台风多变量综合预报效果描述的需求，并据此客观地选出一套对2018年西北太平洋6个超强台风路径和强度综合预报效果都最好的积云对流、微物理和边界层参数化方案组合。研究还采用2019年西北太平洋3个超强台风，对最优物理参数化方案组合的优越性进行了验证。

图1. 6个物理参数化方案组合对台风 (a) 路径预报，(b) 最小海平面气压预报，(c) 最大表面风速预报的确定性预报误差（蓝），集合平均误差（绿）和集合离散度（黄）

图2. C3和C6两个方案组合对台风Jebi最小海平面气压预报的 (a)集合平均误差（实线）及集合离散度（虚线），(b) 概率预报评分eCRPS，左侧星号代表全时段平均值。在period J阶段，C3和C6的集合平均误差接近，前半段C3误差更小，但C6的集合离散度与集合平均误差一致性更好，C3过度离散，因此C6的预报分布总体质量明显优于C3（eCRPS更小）

上述工作改进了以往依据确定性预报误差评估和选择物理参数化方案组合的局限性，在业务预报和数值模拟研究中有潜在的应用前景。研究论文以“On the Combination of Physical Parameterization Schemes for Tropical Cyclone Track and Intensity Forecasts in the Context of Uncertainty”为题发表在期刊《Journal of Advances in Modeling Earth Systems》上，研究工作受到国家自然科学基金重大项目“台风路径、强度和结构变化动力学与可预报性研究（42192555）”和重大仪器项目“台风追踪探测仪器（61827901）”的资助。论文第一作者为南京大学大气科学学院博士生王璇，通讯作者为南京大学谈哲敏院士。【文章信息】

Wang, X., & Tan, Z.-M. (2023). On the combination of physical parameterization schemes for tropical cyclone track and intensity forecasts in the context of uncertainty. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 15, e2022MS003381. https://doi.org/10.1029/2022MS003381