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【闲聊娱乐】无聊闲谈一下TSR(等)的风季预测

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近来楼主在翻阅西太和北大风季的Wikipedia时,闲来无事看到了不少机构/数值对其预测,其中西太页面主要放了TSR对其的TS、TY、IntenseTY、ACE值预测,因而好奇对其预测准度进行挖掘,并开贴闲谈娱乐之。
TSR,全称Tropical Storm Risk,用于预测和绘制全球热带风暴活动的主要资源,其公共网站提供了预测和信息以提高基本的风险意识和热带风暴的决策准度,可用于详细绘制和预测全球热带风暴的影响(本段文字来源于其官网)。
需要说明的是,TSR的全年风季预测分为三块区域:北大西洋(1999-2020风季)、西太平洋(2000-2020风季)、澳洲区(00~01 - 11~12风季),3-8月份会根据不同参数以及风季进展情况分别发布不同的预测。
介绍就到这里,让我们开始闲侃吧:

首先,我们在首楼提供了TSR在今年8月6日发布的对西太2020风季的一个预测,可以看到其预测ACE值为157±73。这是一个非常低的值,因为TSR对西太的预测最低值为2010年8月以及2016年对2010、2016风季所预测的217,而TSR在今年7月预测的216±73就已经打破纪录,而8月的这份预测更是大幅调低,这也说明今年的风季确实很大可能低于活跃平均值。


IP属地:上海1楼2020-08-13 21:33回复
    今天简单地介绍一下TSR对ACE的分级:
    我们可以看到TSR在预测ACE值时给出了一个期望值以及正负值区间,这显然是一个统计的做法。那么 粗略地来看,我们同样也可以将风季的ACE预测变成一个区间预测(这是NOAA甚至NHC等机构对东太、北大洋区的预报风格),一般来说可以分为三部分Above normal,normal,below normal。
    幸运的是,TSR为我们做好了这样的分级:TSR将1965-2019年BST的ACE计算后进行排名,取两个三等分点作为以上分级的区间端点,在2020年的预测里这两个分割点分别是331和247。诚然,这样的分级略显粗糙,然而对风季的活跃程度以及ACE值预测进行一个整体的把握却已足够。

    同样的,我们以2020年8月TSR的西太预测作为例子来进行说明:
    第一行三个33.3%即上文所介绍的利用三等分点来区分三个分级的方法(因而是等概率的统计区间)。我们可以看到在今年的5.21、7.9和8.6三份预测中,TSR认为below normal的概率从55%增加到96%,且above normal的概率甚至低至0%,这是一个非常危险的信号了,因为即使在2010、2016年也未出现0%这个数字,甚至在2015年8月TSR的预测中当年ACE>normal的概率也不过94%。因此96%+4%+0%的配比可以说是第一次出现在TSR的预测中,说明TSR对今年风季持极其悲观的态度。
    当然,TSR的预测也是经常成为反向指标(特别是5月预测),这一点我们会在后续的挖掘中一一体现


    IP属地:上海5楼2020-08-13 21:49
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      2025-08-14 22:41:23
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      接下来再介绍关于ACE预测的另一张图,这一张图可以更加直观地看出上楼提到三等分点的位置以及今年ACE在全域上的预测,同样以2020年8月TSR对西太发布的风季预测为例:

      上图中,蓝线代表1965-2019年分立的ACE值(500+不完全为0就是因为有1997年的存在),可以看出33.33%和66.67%的值大概对应在上楼所提到的247、331的位置,这张图更好地解释了三个等级值域的来源。
      言归正传,我们看红线是TSR对今年2020年ACE不同值的预测概率曲线,可以看到其与横坐标交于300附近(低于331),这也是TSR所谓的“今年有0%概率ACE大于331”,同样地96%的概率也来源于在横轴做一条ACE=247的竖直线与红线相交读取的纵坐标值(约4%)。利用类似的方法,如果我们在ACE=157处做一条线读取交点的纵坐标可以发现接近50%,这就是首楼TSR预测ACE=157的来源了。至于±73则是置信区间,从图上来看大概是90%的置信区间(原文没有仔细说明,就在图上随便估计一个)
      显然,这条曲线远小于多数风季的ACE。我们挑几个比较有特点的数据来进行调侃:
      众所周知,1999年拥有有记录以来的西太风季最低ACE(约110,这正是蓝线恰好离开图上方横轴的横坐标),而红线的纵坐标概率为80%,这说明TSR认为2020年ACE有20%的概率创造一个新的最低纪录;同样地,我们拿近年来ACE最低的2017年作为对比(约165),TSR认为今年ACE有55%的概率低于2017年。
      此外,我们发现这条红线较为陡峭,考虑到Ioke的ACE为85.265,这对应红线88%左右的位置。这说明今年风季的ACE有12%概率会低于Ioke一个TC,让我们拭目以待吧


      IP属地:上海11楼2020-08-13 22:03
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        由于今天事情比较多,而且TSR对北大的预测内容非常丰富(大概是西太的2倍,亲儿子实锤),所以我们今天的更新依旧focus on西太部分。
        TSR对西太的预测有3页纸,主要部分以及结论已经在昨天介绍,今天介绍没有涉及的最后一部分:
        TSR预测的准确度
        我们知道,在统计上判断预测准确度的方法(或者说标准)极其多,对于该预测这样一个情形(即预测了一个分立的数据点与实际的分立数据点对比),其手段是计算Pearson相关系数。Pearson系数的定义式看起来很复杂,实际上和我们统计中学到的最小二乘法(线性拟合)比较类似,是用来表示两个变量相关性的积差函数,其值介于-1到1之间。其中绝对值越接近1表示相关度越高,反之接近0则表示相关度低,符号分别表示正、负相关。

        如图所示是TSR在2020年8月对西太的预测中给出的2003-19年的5、7和8月的ACE、IntenseTY值预测的准确度,其中该文档没有放出TS个数的预测相关系数是因为相关度极低(瞎预测实锤
        从图中我们可以看到,TSR的5月预测ACE值相关系数大概是0.25,在统计学中0.25基本可以认为是没有相关程度(因为样本数目较少,0.25就更加没有说服力了),而对于IntenseTY数的预测准确度约0.05。考虑到TSR不敢放TS数的预测准度,既然0.05都敢放出来说明TS预测更惨不忍睹。综上所述我们可以得到一个结论,那就是TSR的5约预测完全是掐指算,完全没有准度。以我个人理解,这与CFS等机构对ENSO的春季预报障碍可能有不小关系,因为TSR对风季的预测中ENSO信号必然是一个重要参考因素,因而春季预报障碍与5月预报障碍(姑且这么称呼)比较consistent了。
        然而TSR在7、8月的预测准度分别达到了0.75和0.65,相关系数R>0.75说明相关程度较高,这说明TSR虽然对风季TS、TY、IntenseTY(这个比较看运气,像蝴蝶、海高斯这种台风是肯定无法预测的)把握不准,但是对风季整体的把握程度还是较高的,因而今年风季低平均的概率已然是非常非常高了。
        另外需要说明的是,TSR的预测除了参考ENSO等指标的后续发展,还会参考预测时风季的发展状况,即8月预测时会加上对7-8月风季活跃度的参考。今年是一个典型例子,在经历了7月空太后TSR将ACE预测从216骤降至157,很明显地反映了这一点。然而,有很多风季属于秋季爆发的,TSR对于这种风季的预测自然而然就会失准,这一点可以在之后更新的03-19年预测中找到例子。


        IP属地:上海23楼2020-08-14 23:54
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          还需要说明除更新以外的一件事:
          楼主是理科生,组织语言基本上是根据自己的理解和逻辑思路,文采什么的就不要指望了。另外,因为本贴是楼主突然兴起所开,所以对于后期更新并没有太好的想法,如果有好的建议我们欢迎提出
          以及,由于开贴前夕需要对很多内容进行解释和介绍,因而显得非常长篇大论。到后期挖(da)掘(lian)前期预测时内容会大幅缩减并低菊化


          IP属地:上海24楼2020-08-15 00:01
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            从今天开始我们先更新一下TSR对北大的预测,贯彻本贴前面与时俱进的思路,同样以2020年8月TSR对2020年北大西洋风季的预测进行介绍、闲聊。

            如上图所示,TSR认为今年北大风季ACE期望值为166,MH数4,HU数10,命名24。我们来逐一解读这四个数字有多么体现TSR对于今年北大异常活跃的信心:
            首先是ACE=166,这个数值超过了近十年ACE均值25%,超越了近70年来ACE均值55%。若是从1979年统计则该数值可以排名第8(次于2005、1995、2017、2004、1998、1999、2003,高于2010、1996)。TS个数24则直接逼近历史第二,次于2005年的28个,高于1995、2010、2011、2012年19个。事实上,更值得注意的是,北大命名表只有21个名字(没有Q、U、X、Y、Z开头的名字),因此历史上只有2005年由于使用完表内名字而率先使用了希腊字母。将目光放回来,TSR所预测的24个相应地用到了Gamma,这确实是一个极为大胆的预测,而按照NHC最近的命名精神,今年用完命名表的概率确实不低。
            接下来是两个强度量预测,其中HU数10个也是一个很恐怖的预测,若是从1967年以来(Wikipedia有详细统计),10个次于2005年15个、2010和1969年12个、1995年11个,与1998、2012、2017年10个相持。此外,MH数4个则没有那么突出,这可能是TSR上周预测同期北大西洋命名TC的强度明显偏弱而导致MH个数预测略显保守。
            综合TS、MH个数和ACE的预测,我们不妨得到TSR预测背后的这样一个思路:2020年北大西洋风季明显高于平均,各项指标亦高于平均。然而由于前期大量灌水导致强度上不去,因而即使大胆预测TS数量达到历史第二、HU数并列第5,对于ACE的预测明显保守。不过需要说明的是,纵观TSR对北大近十年的预测中166已经是数一数二(次于2010年预测的183),但是由于今年前期TS数多,因而我们亦猜测24TS数来源于已知的9个TS加上后期偏活跃的猜测(多说一句,2005年8月预测TS数22.1±2.3,ACE值249±36)。


            IP属地:上海25楼2020-08-15 23:05
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              类似我们之前对TSR西太预测的介绍,TSR对北大风季ACE above normal、normal和below normal的分立值是125、71,同时TSR还定义了一个“hyperactive”的标准(标准是达到1980-2010年ACE均值的165%,约等于152.5)来描述所谓的“超级活跃”。
              根据TSR的计算,今年ACE落于活跃、一般、不活跃三个区间段的概率分别为79%、19%和2%。此外,达到超级活跃的概率为61%,可以说从ACE标准来看TSR极为看好今年北大风季。

              类似之前TSR对西太8月预测中放出的ACE区间-概率图,利用同样的分析方法我们可以看到TSR认为今年打破2005年概率为10%(2005年ACE为249,是除1933年以外最高的风季),超过2017年的概率约16%,大于200的概率约30%。
              将该图与11楼所给出的图做对比可以看到北大的ACE预测曲线几乎处处高于西太,不过需要提醒的是这并没有意味着北大ACE就100%高于西太了,因为这里涉及到条件概率等概念。举个简单的例子,上图显示北大ACE低于120的概率约10%而11楼的图显示西太ACE高于120的概率约70%,那么西太ACE高于120且北大ACE低于120的概率就是70%*10%约7%,如此计算下来是不是又对今年西太风季重新燃起了希望呢


              IP属地:上海26楼2020-08-15 23:25
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                我们今天继续更新TSR对北大西洋的预测:
                与西太不同的是,TSR对北大的预测是分区域的:分为1 主洋面(Main Development Region,MDR,代指北纬1-20°,西经20-60°)、加勒比海以及墨西哥湾,2 美帝登陆TC(USA Landfalling,原文的解释是“Brownsville (Texas) to Maine”,应该是指本土),并分别对它们做出了ACE、MH、HU、TS值的预测,如下图所示:


                可以看到,TSR认为今年有9个TS登陆美帝,反动机构实锤?然而USA国土上ACE预测值为5,所以是集体35kt登陆?不过又预测了4个HU,这可真的是极为迷惑的行为......但是TSR的预测原文并没有详细解释,纳就姑且认为是TSR预测有5个35kt、4个65kt登陆美帝本土吧


                IP属地:上海29楼2020-08-18 21:41
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                  2025-08-14 22:35:23
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                  同样地,TSR对于北大西洋预测误差亦采用了不同的参数,与均方根(Mean Squared Error,MSE)不同(或者说更高级的一个指标)是MSSS(Mean Square Skill Score)。这个指标的定义比较复杂,楼主在谷歌后也没有完全明白(其实是太懒),简单地概括起来应该是在MSE加上了一个时间的因素,即不是简单地进行误差计算而是根据时间的推迟逐渐累计误差,预测与实际时间差在误差的计算权重是不一样的。
                  附上网址:https://www.wmolc.org/contents/index/Verification%2BHindcast
                  没错,其实说了这么多楼主还是想重申一点:北大是亲儿子

                  上图所示是TSR在2020年8月预测中给出的TSR在前一年12月以及当年4、6、8月预测ACE和HU数的MSSS,同样可以理解为纵坐标越高越准。可以看出TSR预测还是较准的(明显高于CSU,综合起来也并不弱于NOAA)。但是可能因为春季预报障碍导致4月各大数值(特别是CSU)的MSSS下降到了负值,反向指标实锤


                  IP属地:上海30楼2020-08-18 21:55
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                    作为本贴第一部分(通过TSR于今年8月6日发布的预测简单介绍其对北大、西太的介绍)的终结篇,我们最后介绍以下TSR预测的参考指标。
                    先看西太,我们知道TSR每年对西太的预测分为5月、7月和8月三次,因而我们通过阅读原文来摘取三次预测的参考指标:
                    (1)5月预测
                    ACE值和MH个数预测来源于IRI对8、9月Nino3.75指标(即IRI对Nino3.4指标)的预测(IRI:International Research Institute for Climate and Society,官网链接:https://iri.columbia.edu/),TS和TY个数预测来源于前一年9月至当年4月的NIno3区SST以及相应的当年TY个数预测,其数据全部来源于IRI。
                    此外,TSR对于这些数值的预测还部分参考了IOD(印度洋偶极子,Indian OceanDipole),其数值来源分为两部分:当年5月21日前IOD数值以及EC预测的8-10月期间IOD数值。
                    同样地,TSR的预测还基于2.5°N-12.5°N, 120°E-180°E区域内信风(trade wind)强度的预测。
                    综上,TSR于5月的预测主要误差来源于ENSO和IOD,因而春季预报障碍极大地影响了该预测的准度
                    (2)7月预测
                    ACE值和MH个数预测主要有三个指标:1 TSR独家对8-9月Nino3.75区(5°S-5°N, 140°W-180°W)的预测,2 当年风季进行到7月时的TS、TY和ACE数值,换言之会根据风季实况主观调整预测(比如避免了2017、2019等年份的尴尬),3 6月925hPa区域2.5°N-12.5°N, 120°E-180°E区域信风强度的观测值。
                    TS和TY个数的预测则来源于两个指标:TSR独家对8-9月Nino3.75指标的预测(当年6月19日发布)和IRI对8-9月NIno3.4指标的预测。
                    (3)8月预测
                    ACE和MH个数来源于风季实况ACE、MH情况以及6-7月925hPa区域2.5°N-12.5°N, 120°E-180°E区域信风强度的观测值,即相比于上一份预测少了TSR的独家预测
                    TS和TY个数则直接来源于实况观测值,不过这个地方原文没有说清楚,个人认为前两份预测以及ENSO、IOD数值也必然进行了一定的参考。


                    IP属地:上海31楼2020-08-18 22:24
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                      很遗憾,实验室网线被挖断一周还没修好(本来以为两天就能好),因此暂时更新一段时间,归期未定
                      实验楼,一座令人伤心的建筑


                      IP属地:上海来自iPhone客户端32楼2020-08-29 11:02
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                        从西太和北大今年的发挥来看,可以说TSR的8月预测几乎大获全胜
                        考虑到现在的数据探空越来越密集,模型精度越来越高,相信这样一个数值模拟倒也可以说是很reasonable的
                        相比于8月开贴时对西太的悲观与对北大的嘲讽,如今两个洋区的发挥可以说是一路走高并且狠狠扇脸
                        注意到洋区的发挥和TSR的预测准度哦都在不断变好,那么大概其他的事情也会逐渐变好的吧


                        IP属地:上海来自iPhone客户端36楼2020-11-21 15:07
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                          我们回顾一下2020年TSR的战绩:
                          北大:预测166,实际179左右,偏差<10%
                          西太:预测157,实际156左右,几乎没有偏差
                          联系到2019年西太TSR预测270最后274的骄人战绩,我们认为TSR的8月预测还是具有一定的可信度。
                          今年的TSR三次预测也全部出来了,其中八月预测ACE=230,TS个数25,TY个数13,MH个数7。考虑到现在西太实况是ACE=89,TS个数12,TY个数4,MH个数1,距离这个预测还有明显过半的任务未完成。
                          谈谈自己的看法,首先由于各大数值预测年底回拉,所以今年四季度非常活跃的可能性其实并不是很大,因此个人觉得今年TSR精准预测(ACE<±10)的可能性不大,很有可能这三个指数最终会全部低于TSR的预测,这主要是因为8月中旬-9月中旬这段出了奥麦斯以外由MJO导致的空台期影响太大,依据往年数据这个30天的ACE应该在40-50左右,TS/TY/MH的个数约在4-5/2-3/1-2(个人印象,不过这个数据已经比较保守),而现实是只出了奥麦斯一个TS。
                          所以个人的观点是:1) MJO即将回归南海,9月份西太肯定能迎来一个活跃期,也可以预见在不远的10月份也不会太差(不会出现2017年9-10月空台25天的惨景),起码MH是要有的,因为西太最差的年份应该都有4个MH,今年的任务还差3个,不太可能草草收场。2) 由于过去的20天以及未来的一周还有可能继续空台(请忽略奥麦斯),所以TSR的预测我们可以减去这段时间的平均值再度进行上望,也就是说个人最终的预测是:ACE=180,TS/TY/MH:20-22/9-10/4-5
                          总的来说,230的预测在TSR的预测中也不是第一次出现,最终收场一般来说还不错(除了2017,但即使是2017最后ACE也有165,TS/TY/MH:27/13/5-6),所以起码今年应该再差也有2017左右的水平
                          当然,预测如果有很大出入,那也起码是个不错的消息,如果预测过高说明是比99 11还差的史诗级烂年足以载入史册,如果预测过低那说明后期有一个非常精彩的秋季,如果预测没问题那我们也运气比较好
                          不管怎么说,都是好的,对吧


                          IP属地:上海38楼2021-09-04 16:19
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                            一长段回复被吞了


                            IP属地:上海来自iPhone客户端57楼2022-05-08 16:37
                            收起回复
                              2025-08-14 22:29:23
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                              IP属地:上海来自iPhone客户端59楼2022-05-09 10:28
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