全球对流解析模拟揭秘台风轨迹精准预测方法

近日，中国科学技术大学大气科学先进计算实验室赵纯教授团队与先进计算机系统结构实验室安虹教授团队利用基于国产新一代神威超算构建的全球对流解析模式，将2021年“烟花”台风120小时轨迹预报误差降低在100公里内，并结合灵活的变分辨率模拟揭秘复杂台风轨迹精准预测方法，实现计算效率与预测精度的双重优化。研究成果以“Pronounced advance on typhoon track forecast with global convection-permitting model”为题发表于国际知名学术期刊《Science Bulletin》。

图1. 全球对流解析模式对台风轨迹预报的改进

全球气候变化背景下，准确预测台风路径对于减轻灾害风险至关重要，但近年来的进步趋于平缓，引发了关于台风路径可预测性是否已达到极限的讨论。中国科学技术大学、南京信息工程大学和中国科学院大气物理研究所研究人员通过使用全球对流解析模型（全球3公里水平分辨率），取得了重大突破。他们的研究聚焦2021年的台风“烟花”，在120小时的预报时段内，将路径误差降低到100公里以内，达到前所未有的精度。值得注意的是，该模型成功预测了台风“烟花”的突然路径变化及双重登陆位置，表现优于当前的业务预报（图1）。 研究团队进一步开发了一种创新的可变网格细化策略，通过针对影响台风运动的关键天气系统，在计算需求与精度之间实现了平衡。与全球对流解析模型相比，这种方法在保持相近精度的同时，计算成本降低了90%以上（图2），并扩展应用于历史上其他十个台风案例轨迹预测中，取得显著的改进效果。这些成果标志着台风预测可能进入了一个新时代，利用对流解析分辨率结合适应性网格细化策略，可以在最小计算负担下提升灾害准备和响应能力。研究团队计划进一步在不同海域验证其方法，深入理解并改进模型物理机制，以扩大其在全球范围内的应用。

图 2. 加密关键天气系统助力台风轨迹预报的改进

本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、安徽省自然科学基金以及中国科学技术大学“双一流”研究资金等项目的共同资助。同时，中国科学技术大学高性能计算中心、青岛超算中心提供了高性能计算支持。赵纯教授和计算机科学学院安虹教授为共同通讯作者，博士研究生顾俊为第一作者。

论文信息：

Gu, Jun, Chun Zhao, Gudongze Li, Jiawang Feng, Mingyue Xu, Qiuyan Du, Zihan Xia, et al. 2025. “Pronounced Advance on Typhoon Track Forecast with Global Convection-Permitting Model.”Science Bulletin.https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.01.032.

论文链接：Pronounced advance on typhoon track forecast with global convection-permitting model - ScienceDirect

台风模拟视频：全球云解析模式模拟台风

（地球和空间科学学院、计算机科学和技术学院、科研部）

标签：精度  全球  轨迹