Edwin S.T. Lai ( 黎守德 )香港天文台2011 年 8 月

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邁向熱帶氣旋路徑概率性預報

• 在西北太平洋上的一個巨大環流裡面，強烈熱帶風暴南瑪都 (Nanmadol) 與它東面的一個熱帶低氣壓和北面的一個微弱低壓區糾纏在一起。

• 在這種涉及多個旋渦相互作用、彼此牽動的情況下，路徑預報眾所周知是一個難題；而位於環流西端的旋渦 ( 即如這個案例裡的南瑪都 ) ，更是困難。

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2011 年 8 月 25 日早上

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Satellite image at8:32 a.m. on 25 Aug 20112011年 8月 25 日早上8時 32 分的衛星圖像

Nanmadol南瑪都

Tropical Depression熱帶低氣壓

Low pressure areaLow pressure area低壓區低壓區

• 數值天氣預報電腦模式現時已成為路徑預報的主要工具。

• 當時（基於前一天晚上約 8時的資料分析）由最先進的全球或區域模式（在以下的簡報討論隱藏了模式的名稱）所提供的數值預測，顯示眾多可能出現的情況，由此可以推斷南瑪都有可能採取一個緩滯而飄忽不定的移動路徑。

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數值天氣預報模式有何啟示？

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從他認為是最可靠的模式（在這個案例往後的討論假設是模式 1 ）得出一條警報路徑，或從眾多預測路徑中制定一個「平均」或「共識」路徑作為他所採用的答案。

目前香港天文台所發佈的三天確定性預報路徑中的「不確定性」，主要是根據過往的統計數字，用半徑不斷增大的「氣泡」顯示其它可能受吹襲的地區範圍。對當前的形勢，這種「不確定性」的評估幾乎是沒有﹙或只有非常少的﹚物理關聯性。

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確定性路徑的預報員會如何處理？

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南瑪都的三天確定性預報路徑

他會檢視所有數值天氣模式的預報路徑，利用幻燈片 5 中主要模式（特別是被認為是最可靠的模式 1 ）所提供的概率信息，作出一些定量的評估。

除了採用一個主線的路徑方案，他也會參考概率評估適當地考慮其它的可能性，作為制定預報和傳達警告信息的指引。

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概率性路徑的預報員會如何處理？

集群 (cluster) 分析︰基於模式 1 的五天預報路徑，得出五個集群 ( 概率從集群 1到 5 遞減 ) 。值得留意的是整體的「平均」路徑﹙灰色﹚較為貼近集群 2﹙ 黃綠色﹚，而不是最有可能發生的情況﹙紅色的集群 1﹚ 。

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模式 1 基於 2011 年 8 月 24 日下午 8 時分析的五天吹襲路徑概率圖

2011 年 8 月 25 日早上

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五天後 - 2011 年 8 月 30 日模式 1 基於 2011 年 8 月 29 日下午 8時分析的五天吹襲路徑概率圖

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南瑪都向西北偏北緩慢移動，穿越呂宋海峽， 掠過台灣西 南部 ， 於 8月 31 日在廈門（福建）附近登陸。從定性

的角度分析，儘管整體路徑較為偏西，南瑪都的移動大致上依循最有可能的路徑方案移向台灣。

前後反覆檢視之前兩幅幻燈片（幻燈片 10和 11 ），可以察覺真實的路徑（黑色）與最大可能性的路徑（紅、黃色區域）之軸線並不完全符合。但有趣的是，實況路徑卻依然維持在可吹襲區域的範圍內（沿著西面的 10％機率深藍色邊帶）。

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實況如何？

集合預報系統是數值天氣預報模式的延伸，目標是「模擬」過程中的「不確定性」。

「不確定元素」是經過特定的人為工序加進集合預報系統的模式內，此模式通常是其原生業務模式的粗糙版（因應電腦運算資源所限）。

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為何一個模式有多個路徑方案？

根據需要模擬的「不確定元素」數量，集合預報系統模式會按照系統設計運行多次（通常由10至 50次）。每次運行的結果便構成集合預報系統當中的一個「成員」。

例如，從模式 1所衍生的的 50 個集合預報系統成員，可以獲取 50條熱帶氣旋預報路徑進行概率評估分析。

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為何一個模式有多個路徑方案？

一個優良的集合預報系統需要有效地掌握各項「不確定元素」，希望可以藉此充分地反映當中所有可能出現的情況。例如，以一個多旋渦環境中已知的不肯定變數而言，幻燈片 5中的 模式 5所反映的「不確定性」便明顯不足：其表面一致的預報路徑縱然在南瑪都的案例中大致正確，( 這類「口徑一致」的預報甚至在尋求確定性路徑的預報員眼中深受歡迎 ) ，但在概率預報的應用考慮上，其指引卻有可能帶來極其誤導的效果。

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尋求優良的集合預報系統

集合預報系統的模式自然也承襲其原生模式的偏差傾向或其它弱點。例如，模式 1 預測路徑與實況之間的東 - 西偏移，便可能是源自原生業務運作模式本身的系統性偏差。

與其原生模式相比，較為粗糙的集合預報系統模式未必能夠捕捉氣旋的精細結構和充分掌握氣旋的強度，這可能會進而影響到氣旋最終的移動路徑，但影響有多大則難以確定。

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尋求優良的集合預報系統

集合預報系統的發展工作仍在繼續；目前概率訊息的有效應用，在於： 定性評估可能受吹襲的地區，而不是定量的

推斷； 揭示不大可能發生的情況，而不是最有可能發生的情況。

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集合預報系統的可信性？

例如，在 8 月 25 日早上，我們大概可以判別南瑪都吹襲台灣的機會比日本大。

相對於香港的預報和警告策略（和接收資訊用作規劃的受眾）而言： 8 月 25至 29 日這五天內，南瑪都的威脅極為輕微（幻

燈片 10 ）。 8 月 30 日至 9 月 3日期間，減弱了的南瑪都或其殘餘經過華南地區，天氣可能會變得比較多雲，驟雨增多（幻燈片 11 ）。

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集合預報系統的可信性？