引言

热带气旋带来的灾害居于当今危害全球十大自然灾害之首，其主要灾害是由风暴潮、暴雨和大风引起的。对TC引起的暴雨研究是TC研究的一个重要方面^[1-2]，也是目前的国际前沿课题。而在暴雨研究中，如何准确客观地分离TC系统的降水和其它天气系统的降水无疑是TC暴雨研究中的重要一环。一方面有利于人们客观认识TC天气系统；另一方面有助于增强人们对TC灾害的客观评估。同时TC系统的降水分离问题也是TC业务工作中面临的一个重要问题。任福民等^[3-4]针对中国TC降水的分离问题，提出OSAT方法。该方法主要从降水场的结构分析入手, 首先将降水场划分成不同的雨带，然后根据TC结构的气候学特征来识别TC降水，分离效果尚可。该方法中主要参数D₀(TC前飑线距TC中心的最远距离)和D₁(TC外围流系半径的上限)的设定对降水分离结果起决定性作用。最近，王咏梅等^[4]对此方法做了进一步的改进，实时修定D₀和D₁可以改进分离效果，但仍是以固定常数方案组给出。目前，在上海台风研究所TC降水分离业务工作中常采用人工判别方法来进行TC降水分离。由于它十分费时, 而且人为参与了判别过程, 不利于结果的客观化, 所以正试图以上述客观方法取代人工判别方法，故需要对该方法进行一些对比试验，检验此客观方法的分离精度能否满足TC降水分离业务的要求。同时，由于该客观方法中的重要参数的确定主要根据TC强弱和TC中心位置的变化来进行，不是很合理，有待做进一步的改进。

文中使用OSAT方法，对2005年影响我国的强度达到台风以上的6个TC作了试验，并对其中参数D₁作了进一步改进，改善了热带气旋降水识别的准确率，使得TC降水划分工作的客观化程度和工作效率得到提高。对该方法中的参数D₁改进后精度满足业务的需求，可以投入业务运行。最终在上海台风研究所建立起相应的准实时TC降水客观分离业务系统。

1 试验所采用的方法和使用的资料

采用OSAT TC降水客观分离方法进行TC降水分离。该方法首先是基于降水分布的结构分析，日降水场可分解成几个独立的雨带和一些离散的降水台站；然后，根据TC中心与各独立雨带和离散降水台站之间的距离关系，确定相应的TC降水雨带。值得一提的是，TC降水控制距离最小范围半径D₀和TC外围流系半径的上限值D₁是两个重要参数。

所用资料为2005年影响我国强度为台风以上的TC资料(分别为0505、0513、0519、0515、0509和0518)。资料包括TC路径、强度、风速风向和730个台站逐日降水资料，资料时段为前一天20时至当日20时, 另外，也使用了加密的降水资料及上海台风研究所TC降水人工分离资料。路径、强度和风速风向资料来源于上海台风研究所，降水资料来源于国家气象中心。资料为每个热带气旋生命史的完整资料。值得一提的是，上海台风研究所在进行TC降水人工主观分离时，一般不考虑1mm以下的降水；另外，由于台湾地区详细的降水资料得不到，在《热带气旋年鉴》中TC降水资料分析未考虑台湾地区，所以本文无论用主观方法还是客观方法分析TC降水都不考虑台湾地区。

2 TC降水客观分离试验

对2005年影响我国强度为台风以上的6个TC进行降水客观分离试验，其中登陆后西北行并消失的有0505台风、0513台风和0519超强台风；登陆后转向的有0515台风和0509强台风；西行的有0518强台风。其路径分布如图 1所示。

2.1 试验1

针对上述6个TC资料，依据OSAT方法进行TC降水客观分离。以主观方法分离结果作为基准，定义差异率为：(误判+遗漏)/主观方法分离结果。表 1给出了0515、0518号TC降水主客观分离结果的对比。

从结果可以看出，利用OSAT方法和主观方法分离结果的差异数在TC中心的4个象限的分布平均为13个、32个、9个和3个；OSAT方法分离结果(分离台站数)的差异率平均为42.4%；并且差异主要分布在当日平均TC中心的北部，即1和2象限。因为6个TC的路径趋势为西行或西转向，因此分离偏差即大多在气旋移动方向的右前侧，这可能与TC本身带来的狂风暴雨一般主要在其右前象限区域分布偏重有关，故容易在该区域产生偏差。

其中分离差异最大的是0513号热带气旋在8月31日降水分离结果(图 2)。进一步分析指出，其差异主要是由于OSAT方法对于TC前飑线距TC中心的最远距离D₀和TC外围流系半径的上限值D₁的设定问题。任福民和王咏梅等^[3-4]根据TC的不同强度级别以及距离降水台站的远近给出了12种最佳参数方案。但是该组参数仍然是以固定常数给出的，因此它们不能充分反映该时次TC的尺度范围情况。事实上，TC强度和其大小之间的相关性很差^[5-6]，故以强度来推测其尺度(如外围流系半径)不很合理，而应该增加实时TC大小尺度因子来描述。另外由于主观分离TC降水时1mm以下的降水测站被忽略，而客观方法无此规则，故这也会在TC环流中或边缘产生一定的偏差。

2.2 试验2

依据试验1的OSAT方法，对参数D₁的设定作进一步修正。修正方法(简称OSAT2)主要是综合实况观测(如天气图等)和卫星资料，用满足低压风场环流情形的外圈闭合等压线的平均半径来表示^[5] TC环流区域范围，进而给出特定热带气旋特定时次的外围流系半径上限值。

由于天气图只有每日08时资料(试验使用香港天文台当日08时天气实况图)，因此选取试验日08时天气实况，并读取其外圈闭合等压线的平均半径，同时根据对应时刻地面风场的环流情形、卫星云图的螺旋云带等进行适当的大小调整。如TC系统边缘虽在闭合等压线内，但由于其他因素内部风场环流部分已经改向，并不满足TC风场逆时针旋转的流向，因此适当调整至流向合理的范围内。OSAT2方法结合了实时天气形势，但不考虑西风槽、冷空气等其他系统的共同作用。取本次试验中影响我国的6个TC对应时刻的环流半径如表 2所示。

重新设定D₁后，就试验1相同的降水资料和TC基本资料分离TC降水，部分结果如表 3所示。

从分离结果可以看出，更改了参数D₁的设定后，利用OSAT2方法和主观方法分离差异数在TC中心的1，2，3和4象限分布平均为8个、12个、5个和3个。同样也主要分布在当日平均TC中心的北部，即1和2象限；OSAT2方法分离TC降水结果(分离台站数)差异率降为38.1%。表明综合了实况观测对TC尺度进行描述后，降水分离准确率较原客观方法有了改进提高。如0513号热带气旋在8月31日的分离效果，比原参数方案的结果更好，如图 2所示。但是由于和其他系统的相互作用没考虑，故也有个别的分离偏差也加大了，如9月22日。从天气图上可以看出，在0518号热带气旋移动方向的右前侧，有一冷锋与其相遇，因此在其交界处存在降水，可能是共同作用造成，OSAT2方法没有将其统计为TC降水。

3 结论和讨论

从以上试验可以看出，将D₁参数改为根据TC实况环流场来给出后，判别的差异率有所降低，由原来的42.4%降为38.1%。OSAT方法由于对TC外围流系半径设的常数偏大，导致原来的判别测站数比主观方法多，其他系统或气旋和其他系统共同作用的降水全部被包含进来，所以误判率较高，但遗漏少。OSAT2方法中存在的问题是，D₁参数虽然得到改进，但由于没考虑其它系统和TC的共同作用，因此虽然判别准确率有所提高，但出现判别结果比主观方法偏少，有遗漏的现象。

进一步讨论的问题是对于参数D₀的设定问题，因为在热带气旋中会有飑线出现，但本方法中指得是TC快速移动时，在TC前方形成的一排强对流区，称其为TC前沿飑线(姚祖庆)。相当于在气旋外围，存在的环气旋中心雨带，类螺旋带。它相对于移动气旋保持着准静止性质^[5-6]，不一定在同一圆周上。主带通常含有活跃的对流，并伴有强铅直运动和切向风的最大值，在结构上非常类似于一般的热带飑线。附近有明显次生螺旋带，次生带多是弱对流性的。故很难设定其位置。因此如何获得此参数值，有待进一步试验和研究。其次是热带气旋带来的降水和多种因素有关，最基本的有热带气旋本身的结构、地形、大环境场以及它们之间的相互作用等。如何在本方法中将更多的影响因子结合进去，是提高识别准确率的一个关键。如：TC结构尤其在登陆后的TC结构大多数是不对称的，不论高空还是地面。因此不能笼统地以一个圆来表述其范围，而以4个或8个象限的环流分布来取代可能更逼近真实情况。

4 TC降水分离业务系统建设的初步设想

通过以上对2005年TC降水分离试验和讨论可知，OSAT方法分离结果尽管与人工分离的有一定的差异(主要是由于D₁或D₀设置不合理而引起的)，但通过调节参数D₁可以提高分离的准确率，从而满足业务需要。在以上分析和讨论的基础上，对上海台风研究所的TC降水分离业务系统建设有一个初步设想，首先在台风所建立自动和人工结合的TC降水分离业务系统，系统流程如下：从资料库中提取TC个例24小时降水资料；根据云图、实况观测等综合资料提供参数D₁；实时运行自动分离系统，并保存分离结果作为TC降水的初步确定；在综合分析处理平台上叠加初步的TC降水结果和对应时刻天气图，对识别结果进行人工修正，最终确定TC降水范围。然后通过1~2年的业务运转和研究建立完全自动的TC降水分离业务系统，即能根据多种综合资料自动决定D₀和D₁参数的取值。希望能够借助该业务系统快速、便捷、客观地识别TC降水。

本文仅仅对TC降水客观分离做了一些初步工作，在业务化之前还需要做更多的研究工作。譬如在使用同样降水资料的情况下对不同路径登陆TC进行主客观降水分离对比分析；TC外围流系半径D₁的最佳选取及选取方法探讨等，有待下一步工作继续完成。