海面风场的数值预报业务模式

海面风场的业务数值预报，经过六年的运行和不断改进，目前已建立了包括资料处理、客观分析、大气模式和边界展模式在内的数值预报业务化系统，它能提供１５°～４５°Ｎ、１ｈ５°～１４１°Ｅ海域内１°×１°经纬网格点上的７２小时的预报风场，该风场除为日常业务预报提供参考外，还为海浪和海冰业务模式提供强迫场。本文主要介绍大气模式和边界层模式的概况以及系统的运行结果。     

南海及邻近海域大气-海浪-海洋耦合精细化数值预报系统研制

本文主要介绍了南海及邻近海域大气-海浪-海洋耦合精细化数值预报系统的研制概况。预报区域为99°E~135°E，15°S~45°N，包括渤海、黄海、东海和南海及其周边海域。为了给耦合预报模式提供较准确的预报初始场，在预报开始之前，分别进行了海浪模式和海洋模式的前24小时同化后报模拟。海浪模式和海洋模式都采用了集合调整Kalman滤波同化方法，海浪模式同化了Jason-2有效波高数据；海洋模式同化了SST数据、MADT数据和ARGO剖面数据。为了改进海洋温度和盐度的模拟，我们在海洋模式的垂向混合方案中引入波致混合和内波致混合的作用。预报系统的运行主要包括两个阶段，首先海浪模式和海洋模式进行了2014年1月至2015年10月底的同化后报模拟，强迫场源自欧洲气象中心的六小时的再分析数据产品。然后耦合预报系统将同化后报模拟的结果作为初始场进行了14个月的耦合预报。预报产品包括大气产品（气温、风速风向、气压等）、海浪产品（有效波高和波向等）、海流产品（温度、盐度和海流等）。一系列观测资料的检验比较表明该大气-海浪-海洋耦合精细化数值预报系统的预报结果较为可靠，可以为南海及周边海洋资源开发和安全保障提供数据和信息产品服务。     

北印度洋风浪流数值预报系统:Ⅰ-设计与实现

以5°S以北印度洋海域为目标区域,基于区域大气模式WRF、海浪模式SWAN和海流模式ROMS,建立了北印度洋风浪流数值预报系统。该系统具有运行稳定、针对性强和产品定制灵活等特点,为海洋环境预报、舰艇航行保障、军事行动准备等提供准确及时的常规和定制风浪流数值预报产品。     

南海及周边海域风浪流耦合同化精细化数值预报与信息服务系统简介

面向社会需求,建立覆盖南海及周边海域的高分辨率风-浪-流耦合同化数值预报与信息服务系统。系统包含耦合同化数值预报模式、海洋动力环境数据库与可视化平台两部分。其中,耦合同化数值预报模式由中尺度大气数值预报模式、海浪数值预报模式和区域海洋环流数值模式,在C-Coupler耦合器中进行耦合,引入集合调整Kalman滤波同化模块,在耦合预报前进行大气、海浪和海流的同化后报模拟,为耦合预报模式提供更为精确的初始场。预报结果经海洋动力环境数据库和可视化平台处理后,通过二维和三维可视化展示,向用户提供直观的南海及周边海域海洋环境预报产品。     

渤海海冰业务数值预报系统

海冰业务数值预经过二年不断改进、完善和提高，目前已经建立了包括大气、海洋和海冰模式在内的数值预报系统及资料管理、业务预报和微机通信一体化的预报服务系统。海水数值预报作为一种新的预报手段将产生明显的社会和经济效益。本文分别介绍海冰数值预报系统，业务运行，预报产品通信传输，资料管理和预报产品检验方案。     

台风影响下渤海及邻域海面风场演变过程的MM5模拟分析

在装有 L inux操作系统的 PC机上运行美国大气研究中心 ( NCAR)的非静力中尺度大气模式 MM5。运用 MM5的嵌套功能 ,以 30 km水平分辨率对台风 KAI- TAK( 2 0 0 0年第 4号 )影响渤海海区的时段进行数值模拟 ,同时给出了水平分辨率为 10 km的嵌套区内逐时的渤海海面风场。通过对台风中心位置、中心气压、风速分布与雨区分布等要素的模拟结果与实况的比较 ,证实该实验对台风过程的模拟较为成功。嵌套区内渤海海面风场也明显体现出了地形影响的特征。并尝试以T10 6格点资料的三维客观分析场结合高空及地面观测为模式提供初值场 ,6h/次预报场为模式提供时变边界条件 ,对渤海海面风场进行了 2 4 h时预报     

平潭海域精细化三维温盐流业务化数值预报系统

根据平潭附近海域实际需求和地理区位特点,研发了三维温、盐、流高分辨率业务化数值预报系统,对该系统采用的模式、配置、预报结果验证和业务化运行等情况进行了详细介绍。该系统基于ROMS海流模式,采用正交曲线网格和网格嵌套技术;建立了包含数据预处理、温盐流预报和预报产品后处理等子程序的业务化数值预报系统。结果表明:模式预报产品具有较高精度,整个业务流程运行在30 min之内,系统运行稳定,达到业务化预报的要求。     

北印度洋风浪流数值预报系统:Ⅱ-检验分析

基于系统构建工作[1],开展北印度洋风浪流数值预报系统后报和准业务化预报,并利用2013年9月—2014年3月共6个月的资料对预报结果进行了统计检验。结果显示北印度洋风浪流数值预报业务运行稳定可靠,大气模式(WRF)72 h预报的500 hPa位势高度距平相关系数达到89%,海浪模式(SWAN)的72 h有效波高预报的相对误差低于20%,海流模式(ROMS)的72 h海表温度预报的均方根误差在0.5℃左右;同时对2013年10月期间孟加拉湾的超级气旋风暴"PHAILIN"的预报结果进行了分析。该风、浪、流预报系统能够较好地预报"PHAILIN"的移动路径、最低气压及相应的海浪和海流过程。该系统的试运行和检验分析结果,对建立新一代海洋环境数值预报系统具有一定借鉴意义。     

一个ENSO集合数值预测系统的历史后报试验

对一个热带太平洋海气耦合ENSO集合数值预测系统进行历史后报检验。该系统模式为一个中等复杂程度的耦合模式,其中大气部分为统计模式,海洋部分为动力模式。扰动初始场通过集合卡尔曼滤波同化获得,并引入了模式误差,由一阶马尔科夫随机微分方程生成。集合预报样本数为100个。系统从1993—2011年共19 a的每个月都开始起报,每个预报样本都分别向后预报12个月。给出了El Nino指数时间序列预报结果检验、个例预报检验,以及El Nino指数和热带太平洋SSTA的相关系数和均方根误差检验,计算了模式的平均系统误差,并分析了其不同季节的预报性能。结果表明,系统具有较强的ENSO预测能力,能够提前6~12个月给出有参考价值的预报。     

地球模拟器及其数值预报系统

本文介绍了由日本宇宙开发事业团、日本原子能研究所和海洋科学技术中心共同研发的矢量型超级计算机-地球模拟器。该计算机上运行了高分辨率的海洋和大气数值模式,用以对全球大气和海洋环流的研究,中尺度涡的模拟,全球变暖预测以及海、气、冰相互作用模拟和预报等。本文具体阐述了地球模拟器的性能以及其上的数值产品海-冰耦合模式OIFES、大气模式AFES和海气冰耦合模式CFES。     

基于MM5的青岛近海风速精细化预报

本文采用每天发布预报前两个小时的实况信息以及青岛近海风速日变化特征对中尺度模式MM5输出的定点逐时风速预报进行了订正.实践证明,此种数值产品释用方法行之有效.总体而言,可以较大程度地提高风速预报准确率,为实现风速定点、定时、定量的精细化预报提供了较为理想的客观预报方法.2006年8月,通过该方法获得的风速客观预报产品在"青岛国际帆船赛"中发挥了重要作用.     

基于GIS技术的山东省短期定量降水预报制作平台开发

应用最新WEB,GIS技术,研究开发了山东省短期定量降水预报制作平台。该平台以多模式集成的山东省短期定量降水客观产品为初始场,提供了友好的人机交互界面,订正后的结果通过气象专网实现全省业务实时共享,为山东省短期定量降水预报业务提供了支撑。     

东中国海水动力短期预报系统的构建及适用性研究

本文基于中国近海高分辨率ROMS(Regional Ocean Modeling System)海洋模式和"两洋一海"海洋-大气耦合预报系统,构建了由区域到近海的降尺度预报框架,建立了东中国海水动力短期预报系统.预报系统采用后报-预报循环计算方式运行,可以合理避免误差累积.结合多源观测海表面温度和海表面高度资料,评估了...     

一个具有下垫面温度耦合的大气环流的统计—动力模式

本文从动力学定律出发,推导了一个线性的、具有下垫面温度耦合的大气环流的统计—动力模式,并用该模式对500hPa高度场及1000hPa温度场作1～30天的平均预报试验。模式的预报结果大大优于惯性预报,但耦合与不耦合的结果差别不大。     

美国卡罗莱纳州区域海洋观测预报系统简介

介绍了美国卡罗莱纳州区域海洋观测预报系统(Caro-COOPS系统)。该系统通过"实时观测-模式模拟-数据同化-业务应用"形成的一个完整链结,为卡罗莱纳州及其周边海域的科研、经济以及军事应用提供服务。观测系统依靠沿岸水文气象台站、海上浮标、潜标以及卫星遥感装置等,获得研究海区的准确观测资料。数值模拟模块是Caro-COOPS系统的核心部分,使用三重网格嵌套技术,并耦合了大气、海浪、泥沙输运以及生物化学模型,真实、全面地模拟出该海区的状况。Caro-COOPS系统中采用集合卡曼滤波和四维变分同化的方式,利用观测数据来调整计算误差。在模式的运行过程中,数据同化的作用主要体现在对初始场和强迫场的修正上,其观测结果经过统计分析处理后,可对原有的强迫场进行校正,将相对真实的强迫场提供给模式计算;模式计算的结果与观测数据相融合,通过滤波的方法调整积分的方向,以便更加逼近物理场的真实状态,将滤波调整后形成的物理场作为模拟下一个时刻计算所需的初始场。经过数据同化的调整,优化了模式计算所依赖的初始场和强迫场,减小了其与真实状态的误差,使模式的计算结果更加逼近真实值。Caro-COOPS系统的一大优势亮点是通过将预报结果与地理信息系统(GIS)相结合,快速而准确地定位洪水、风暴潮等自然灾害的影响区域,可准确至每一条街道乃至住宅,极大方便了决策部门有针对性地进行灾害预防和救助工作。GIS与模式结果的结合也极大地增强了Caro-COOPS系统服务社会的能力。     

高分辨率浪-潮-流耦合数值预报系统的业务化运行与检验分析

依据我国独立发展的浪致混合理论,基于MASNUM第三代海浪数值模式和三维POM海流数值模式,研制开发了高分辨率浪-潮-流耦合数值预报系统并进行了(准)业务化运行与预报产品精度检验.该浪-潮-流耦合数值预报系统能够提供全球、西北太平洋和中国近海三个海域不同分辨率的海浪、海流以及温度、盐度等数值预报产品.基于卫星遥感数据、...     

法国气象局的业务半球模式

一、引言 自1985年初以来,一个新的半球谱模式已在法国气象局的CRAY—Ⅰ计算机上业务化运行了。这个模式的目标是提供直到4天的准确的预报产品。尽管这个模式已经完成了它的任务,但还有几个问题必须逐步解决;热带附近的预报场和分析场之间的误差,由于变量从分析高度到模式高度来回插值引起的初始震荡以及在物理过程参数化中出现的缺陷,有关修改已在模式中采用并证明是有效的。这项工作很容易用纬向平均诊断的方法来做。这种诊断对于指出模式的缺陷和检验它们的订正是有用的工具。     

海上大气边界层数值预报技术发展概论

海上大气边界层对社会经济和军事活动有着重要的影响,目前我国还没有建立业务化运行的海上大气边界层数值预报系统,对相关预报技术的研究具有十分重要的意义。本文详细分析了大气边界层数值模式的发展情况和边界层主要物理过程的国内外研究现状,为发展适用于我国的海上大气边界层数值预报系统和相关的物理过程研究提供科学依据。     

ECMWF和GFS模式对一例温带气旋预报性能的对比分析

利用ECMWF(欧洲中期天气预报中心)的确定性、集合(平均值和标准差)预报产品和NCEP/GFS(美国国家环境预报中心/全球预报系统)的确定性预报产品,对比分析了它们对西南太平洋一例中α尺度温带气旋的预报性能,结果表明:GFS10—7天前的形势预报较差,6—4天的形势预报较好,但对气旋的强度和位置预报较差;ECMWF确定性模式对该气旋的中期形势预报较GFS模式稳定,两家模式短期形势预报都很准确;ECMWF集合(平均)预报的中期形势较确定性预报更稳定,对天气系统位相的预报更准确,但强度预报偏弱,其标准差场可以定性评估形势场预报的准确性;上述三类产品的综合预报可以有效改善NMWW3(多重网格WAVEWATCHⅢ)模式海浪中期形势和短期要素预报。     

我国极地数值天气预报系统的初步建立与应用

国家海洋环境预报中心的极地数值天气预报系统基于Polar WRF极地中尺度数值大气模式和3DVAR资料同化方法,预报区域的最高水平分辨率设置为3.3 km。检验表明:该数值预报系统较好地反映了极地地区的短期天气形势及要素的演变特点,能够基本满足我国极地考察和航运气象保障需求。五年多以来,该数值天气预报系统除了提供极地地区常规数值天气预报产品外,还陆续在"雪龙"破冰船冰区脱困、我国商船北极航道开拓、固定翼飞机南极内陆飞行等气象保障工作中发挥了重要作用。未来,极地数值天气预报系统将在数据源、模式方案、产品开发、服务体系等方面继续完善,以期为我国极地考察事业和极地航运事业提供更加可靠的气象保障。