气象资料同化问题的综述

1.引言数值天气预报过程按经典观念是一个初值问题。数值预报由地球物理流体动力学方程组支配,并完全取决于初始时刻观测值向前积分的过程。应用于地球物理流体的运动方程,当其数学特性给定后由于大气能量过程的复杂性,求解初值问题的工作仍是艰巨的。单纯地提供大气动力学离散方程的积分的最后方案仅对问题作了一半回答。还必须     

气象预报专家系统概述

一、气象学的基本特点 气象科学是一门既古老而又年轻的科学,说它古老是指从它诞生之日至今已有几千年的历史,说它年轻是指现在它的因果关系、变化规律仍存在很多未知数。 天气预报问题更是一个既简单又复杂的问题。在我国农村、沿海地区的一些农民、渔民根据天、物象的变化情况,结合经验,可以对某些未来的天气变化作出判断。这里既没有使用复杂的仪器,也没有进行任何数学运算。然而近代的数值天气预报,却利用了当代最先进的观测、通讯及计算工具,通过对复杂的大气运动方程组进行了亿万次运算之后,才给出大气未来情况的预报。 气象学在多年的发展过程中形成了两大分支。一是以挪威学派的气团、锋面为基础,采用定性描述,通过综合分析一推理判断的天气气候学方法;另一支是以大气动力学和热力学方程组为基础,采用定量计算,通过因子分析和数值模拟得出结论的动力学方法。前者以综合推理为主,非数值计算为     

第三讲 数值天气预报的控制方程组

几乎一切天气现象都与大气运动息息相关。大气运动遵循一定的流体力学和热力学规律,在数学上表示为所谓大气运动控制方程组。数值天气预报是采用数值方法求解这组控制方程,从而预报出未来的天气要素场。     

《大气环流模式》

《计算物理方法》系美国加里福尼亚大学主编丛书,该丛书第17卷《大气环流模式》在1977年出版。由五个课题组成,现分别介绍如下。一、天气预报和气候模拟中数值模式的计算方面。由美国国家大气研究中心笠原(Kasahara)撰写。研究大气和海洋运动规律的学科是地球物理流体动力学。天气预报和气候模拟就是由这门学科的基础理论所建立起来的一整套方程组控制。这套基本方程组通称“数学模式”,当数值近似方法应用于这组方     

第六讲 数值天气预报模式中的物理过程(一)

在数值天气预报和大气环流数值模式中,有两个问题必须要解决,一是要有一个好的描写大气运动的数学方程组,并且要有尽可能接近微分方程组解的数值求解方案。二是要能较好地描述大气中的     

近年长期数值天气预报滤波模式的进展

近年由于短期数值天气预报、大气环流研究以及数值模拟等方面的成功,激发了人们用动力学方法做长期天气预报的兴趣。美国Spar等和Caverly等用大气环流模式分别进行了一个月的积分试验,其中一些例子获得了成功。苏联Marchuk等也提出了一个长期数值天气预报的方法,并认为在简化条件下可用来做月到季的平均温度距平预报,但现在还未看到预报结果发表。因此,总的来看长期数值天气预报还处于试验阶段。     

我国大气动力学和数值天气预报研究工作的进展

我国自解放以来大气动力学和数值天气预报研究工作蓬勃发展,取得了不少可喜的成果。在祖国各地已初步形成了一支从事动力学和数值预报工作的力量,研究与大气预报实践密切相关的各种动力学问题,尤其是对我国天气影响很大的问题,同时也注意到基础理论问题的研究。我国数值天气预报的理论及数学方法的研究工作也有许多成果,数     

数值天气预报简介

数值天气预报是使用大型快速电子计算机,通过求解描写大气运动规律的流体力学、热力学方程组,进行天气和天气形势的预报。数值预报工作,是气象工作现代化的一个重要组成部分,是衡量一个国家天气预报发展水平的一个重要标志。现就数值预报的几个主要方面以及存在问题和发展趋势等介绍如下。     

日、美、苏三国数值天气预报业务水平分析

数值天气预报是利用电子计算机,通过用数值方法求解天气方程组从而预报天气的一种客观预报方法。目前已有近三十个国家建设了数值天气预报业务,对提高天气预报水平发挥了重要作用。现以日、美、苏三国为例,对国外数值天气预报业     

第二讲 资料处理和客观分析

众所周知,在进行天气预报之前,必须首先掌握现在的大气状态。尤其是数值天气预报,它是通过解流体力学方程组、热力学方程和水汽方程等来预报未来天气变化的,更必须首先有正确的大气状态作为初值。我们知道,天气图能展现出某一瞬间大范围的大气状态。人工分析的天气图包含着预报员的丰富经验,因而也带来主观性的缺     

丑纪范

1934年7月23日出生，湖南省长沙人，汉族，中共党员。1956年毕业于北京大学；1981年2月到美国麻省理工学院进修和工作(访问学者)一年；1986年在兰州大学晋升为教授，1987年任兰州大学大气科学系主任，1990年任北京气象学院院长；1993年当选为中国科学院院士。历任中国气象学会理事、常务理事，国家自然科学基金委员会地球科学部学科评审组成员。30多年来，一直从事数值天气预报和数值模拟以及气候动力学研究和教学，重点研究长期数值天气预报的基础理论和方法以及有关的大气和海洋动力学，特别是非线性动力学问题。他早期将泛函分析引入数值…     

拉格朗日法在数值天气预报中的应用(一)

序 1921年,理查森(L.F.Richadson)的专著“数值方法的天气预报”问世,文中给出了对控制大气运动的流体动力学方程组进行数值积分的方法,由于条件的限制,他计算失败了.时至1950年,查尼(J.Charney)、菲耶托夫特(R.Fjortoft)和纽曼(J.von Neumann)在罗斯贝(C.G.Rossby)早期工作的基础上,首次做出了成功的数值预报.自此,     

中尺度大气数值模式发展现状和应用前景

对国内外当前一些先进的中尺度大气数值模式的发展现状,应用前景及发展趋势作了概要综述。其内容包括：模式动力学的改进,叫就度模拟系统特征,区域谱模 发展积云参数化和显式云物理方案,行星边界层参数化,大气辐射参数、四维资料同化,区域实时数值天气预报,中尺度数值天气预报应用前景及新一代中尺度模式发展趋势。     

第四次全国数值天气预报会议在厦门召开

今年七月十六日至二十日在厦门召开了全国第四次数值天气预报会议,有一百四十多位专家、学者、数值预报工作者和研究生参加。 会议收到108篇论文、会上交流89篇。这些论文涉及到五个方面:1.模式设计和预报试验改进;2.数值试验的扩展,从全球大气环流试验到中尺度环流、梅雨、锋面、飑线、风暴潮等多品种试验;3.计算方法的改进;4.资料同化和MOS预报的提高;5.有关动力学和大气环流的研究试验。这些研究成     

数值天气预报概况

数值天气预报方法是根据描写大气运动规律的流体力学和热力学定律(动量增加定律、质量守恒定律、热力学第一定律)组成闭合的方程组,然后用数学方法进行求解,得出未来天气的变化。由于我们对大气演变的规律还没有完全认识,以及数学求解上的困难,因此,通常都是针对某一具体预报问题建立相应的预报模式。     

武汉气象中心数值天气预报释用系统的研制

随着计算机技术的飞速发展和人们对大气运动过程的深入了解,特别是随着近年来中尺度数值天气预报的业务化,高分辨率的包含复杂物理过程的中尺度业务预报模式已成为1990年以来数值天气预报发展的方向.预报员在实际业务工作中可参考的指导产品不仅有大尺度的天气形势信息,还包括各种中尺度及地面气象要素在内的大气运动的物理参数,从而以数值天气预报产品为基础的数值天气预报释用水平也得以提高.这不仅使得预报员能更方便地利用数值天气预报产品制作当地的各种天气及要素预报,而且使得气象服务更加准确及时.该文对武汉气象中心数值天气预报释用系统(以下简称系统)的开发环境、特点、技术方法和应用情况作了介绍.     

大气动力学方程组在有地形的离散格点模式中的一般形式

本文利用差微差一致性坐标变换原理和公式,将高度(z)坐标系中的大气动力学方程组变换到具有最一般意义的n坐标系中,然后设η即为气压p或无量纲地形坐标σ,从而导出了相应坐标系中具有二阶精度的大气动力学微分或差分方程组。文中还指出,通常所用的p坐标系和σ坐标系经典动力学方程组只具有一阶精度,因此,它们的简单中央差形式的差分方程组在具有高而陡的大地形的数值模式中常常造成很大的计算误差。     

集合预报产品释用方法的研究

提出一种动力与统计相结合的集合预报产品的动力统计释用方法，该方法从大尺度大气动力学方程组出发，考虑中期旬尺度的大气环流特征，采用简单的斜压模式，推导出旬降水距平百分率与旬环流形势场的关系，从而建立了旬降水距平百分率预报方程，与相当正压的月降水距平百分率预报方程相比，更符合常规天气预报业务中对实际大气的动力学和天气学意义的考虑，试报结果表明，动力与统计相结合的方法对旬尺度动力延伸集合预报产品的释用具有明显的效果。     

统计方法在数值模式中应用的若干新进展

目前,数值模式的准确性不断提高,天气预报和气候预测越来越依靠数值模式。数值模式不仅仅是求解描述大气运动和热力过程的方程组,其中也大量使用了统计方法,统计方法是数值模式的重要组成部分。本文对统计方法在数值模式中应用的最新进展进行了综述。首先,分析了统计方法在数值模式的资料同化、集合预报、次网格尺度物理过程参数化方案、数值产品统计释用、延伸期预报、模式检验等方面的应用。然后阐述了贝叶斯统计在数值模式中应用的新进展。最后,对统计方法在数值模式中应用的未来发展趋势进行了展望。     

集合预报开创了业务数值天气预报的新纪元

近年来世界上随着几个气象中心的集合预报投入业务,标志着业务数值天气预报进行了一个新的纪元,在任何进修大气的起初状态是不知道的,只有近似地描述大气,所以确切地说,天气预报问题应该提为大气的相空间中合适的概率密度函数随时间的演变。在误差的增长超出线性动力学范畴之外,集合预报是预报大气概率密度函数演变唯一可行的方法。可用扰动的产生是集合预报的主要问题之一。沿着预报系统的相空间中最不稳定的方向来扰动初始条