国家气象中心集合数值预报业务系统的发展及应用

介绍集合数值预报的基本概念，简要回顾国家气象中心的集合数值预报系统的开发过程，并概述了国家气象中心现有的中期集合数值预报业务系统的组成、集合数值预报产品的解释与应用、集合数值预报的未来发展趋势。     

数值预报产品释用若干问题的初步分析

本文就数值预报模式产品在业务预报 中的释用预报方法进行了 初步分析，提出了数值预报产品检验的一套方法；分析了数值预报产品的季节适用性问题； 就 预报对象和预报着眼点作了进一步分析，在此基础上，提出了汛期和非汛期主要预报对象的 释用预报思路，并列出了相应的释用预报方法。在去冬今春的业务应用中，取得了明显成效 。     

利用各种数值预报产品的预报合成提前3—5天预报广西的大范围霜冻

综合利用欧洲中心、日本和T213等多家数值预报产品，根据以往广西大范围霜冻的预报和数值预报产品释用经验，以及各家数值预报产品的特长，选取了各类数值预报产品与广西大范围霜冻密切相关的要素和层次，并对所选取的数值预报产品的预报结果进行合成。     

建立适应数值模式变化的统计模型研究数值预报的释用技术

由于数值预报模式的不断更新，老的颈报方程或预报模式被中断使用，致使不少台站停止了数值预报的客观释用，影响了部分预报员制作客观释用方法的积极性。对此我们必须建立适应数值模式变化的统计模型，研究数值预报释用技术，以推动数值预报释用工作。因为数值预报释用是业务天气预报客观化、定量化，进而提高预报准确率的必由之路。传统的mos方法需要至少2年左右的预报量作为统计样本，但现代数值预报发展很快，模式版本的更新是经常的，不可能在每次更新后都专门为mos重算2年的逐日的数值预报，因此必须建立能适应数值模式变化的统计模型…     

数值预报发展的新方向——集合数值预报

数值预报走过了百年的历史（V．Bjerknes，1904），取得了了不起的成就，预报准确率有了很大的提高。但是，考虑到大气的非线性作用以及初值和模式造成的数值预报不确定性，要提高传统的单一确定性预报的技巧越来越难。基于大气初值的敏感性试验，Lorenz提出了数值预报发展的新方向——集合数值预报。 通过介绍集合数值预报的基本思想和方法；并针对初值和模式的不确定性，概述现有集合数值预报成员的产生方法及国内外的研究进展；同时解释怎样检验集合预报的结果的论述，如何从众多的集合预报产品中提炼有用的信息及预报产品的释用。     

灾害天气国家重点实验室成功举办数值预报系统理论高级讲座

为了使数值预报中心的研究人员和研究生能够了解数值预报的历史、发展以及现今研究的最前沿，灾害天气国家重点实验室数值预报研究部2006年底举行了“数值预报理论基础”系列讲座。讲座每星期两次，邀请了我国在数值模式方面做出突出成绩和贡献的老专家，如中科院大气物理所的纪立人、陈嘉滨先生，从数值预报的基础公式和数值解法，一直到国内外的最新研究成果进行了完整的介绍。     

T_(63)数值预报产品在逐日最低温度预报试验中的运用

随着数值模式的升级，数值预报产品越来越具可用性，它不仅为业务预报提供了定量化的参考，而且弥补了资料在某些区域和某时次的空缺；数值预报模式还可以提供大量的物理量，有助于天气分析和预报。因此，数值预报产品越来越受预报员欢迎，但是由于数值预报模式提供的产品很多，如何利用好这些产品就成为一个重要的课题，数值预报产品的释用研究因而愈显重要。目前大量的预报中多采用PPM和MOS这两种统计释用方法。PPM是用过去的因子实测资料和预报量建立统计关系，而后用数值预报输出的因子资料代人方程中得到预报值，这样处理的缺点是…     

大气运动的可预报性

大气运动的可预报性自１９５０年第一张成功的数值天气预报图问世以来。数值预报已经取得了巨大进展、预报水平有了很大提高，预报对象也从大尺度天气系统扩展到多种时空尺度的空气运动。不少先进国家和地区都相继建立起数值预报的业务预报，随着数值预报的业务预报能力不...     

数值预报产品释用若干问题的初步分析

本文就数值预报模式产品在业务预报中的释用预报方法进行了初步分析，提出了数值预报产品检验的一套方法；分析了数值预报产品的季节适用性问题；就预报对象和预报着眼点作了进一步分析，在此基础上，提出了汛期和非汛期主要预报对象的释用预报思路，并列出了相应的释用预报方法。在去冬今春的精力应用中，取得了明显成效。     

基于B／S结构的区域数值预报产品查询系统

数值天气预报已成为现代天气预报业务的基础和天气预报业务发展的主流方向。吉林省气象局数值预报业务系统自运行以来，每日提供大量的数值预报产品，供全省预报人员和科研人员参考使用。本文简要介绍了吉林省气象局数值预报业务系统，论述了基于B／S结构的数值预报产品查询系统建立的方法与技术，简述了系统的功能。     

2003年渭河流域一次致洪暴雨过程的数值预报产品释用

HPF是在FORTRAN90的基础上，拥有数组分配、新数据并行的特点，以及支持并行体系结构有效使用的内部和库函数，它提供一个全局名字空间和单线程控制，用户可以用分布(Distribution)和对准(Alignment)说明定义所希望的数据布局，用显式的并行结构表达并行机制。HPF由于其强大的计算功能和拥有数组分配、新数据并行的特点，在发展高分辨率中尺度数值预报模式和其它气象实时业务中发挥重要作用。     

数值预报MAPS模式并行化移植初探

通过武汉区域气象中心数值预报MAPS（Mesoscale Analysis and Process System)模式并行化移植的实例，介绍了如何使用共享内存，消息传递的并行方式进行数值预报模式并行化工作，对不同条件下并行MAPS模式的并行效率进行了比较。结果表明，对数值预报MAPS模式完成程序优化和共享内存方式以及消息传递方式的并行化等工作后，MAPS模式运算时间大为缩短，满足预报业务时效的要求。     

神威集合预报可视化实时监控系统在神威机上的设计与实现

根据神威集合数值天气预报的运行特点, 针对其运行过程中可能遇到的问题, 介绍了自主研制的可视化实时监控系统的解决方案。     

函数单形和外展开

针对气象工作需要,提出一种新的适用于多维问题的函数拟合方法。实质上本想法是窗口变换技术和小波分析的"粗化";,因为精细的小波分析在目前尚难用于方程数值解等气象问题。由此可以形式上构成一种分块的Galerkin方法,使大气控制方程求解并行化。     

区域暴雨增强数值预报业务系统及其预报效果分析

该文介绍了区域暴雨增强数值预业务系统的设计思想，主体结构及主要的关键技术，并总结了该系统业务试验的情况和效果。该系统以ＹＨ模式为基础，对其从坐标系、水平和垂直分辨率及物理过程等方面进行了改进，并结合实时资料处理系统，图形处理等形成了一个比较完整的数值预报业务体系。     

GRAPES模式软件框架与实现

GRAPES (Global and Regional Assimilation and PrEdiction System) 是中国气象科学研究院数值预报研究中心自主开发的新一代静力/非静力多尺度通用数值预报模式。该模式采用标准化、模块化软件体系结构, 并严格按照软件工程要求完成系统开发, 包括程序的并行计算。初步试算结果表明:GRAPES模式软件框架的设计和实现符合模式发展的要求, 为中国数值天气预报系统的可持续发展奠定了良好的基础。     

并行技术在神威集合数值天气预报系统中的应用

文章讨论了基于神威巨型机的并行化集合数值天气预报系统中实现的各种并行算法, 性能分析结果表明并行方案最大限度的利用了神威机的处理器资源, 设计的并行算法效率较高, 满足了实时业务运行的时效要求。     

双CPU并行算法求解Poisson方程零边界值问题试验

本文是把传统的大气、海洋问题中常用的串行迭代法——Liebmann方法（点迭代）和局地格林函数迭代法（局地点迭代），从算法上变成适合于IBM—4381（P03）双CPU并行执行的并行算法，求解Poisson方程零边界值问题。实例计算试验表明:上述两种方法的并行算法的效率是同一计算问题的串行算法的1.8倍和1.9倍；若把区域扩大，局地格林函数并行迭代效率可达2.8倍，大大超过IBM公司所称P03型机是P01型机的1.7倍的效率；本文还指出IBM-4381（P03）型计算机的两个CPU在执行并行运算时，可以共享数据组。     

Parallel Computing of a Variational Data Assimilation Model for GPS／MET Observation Using the Ray-Tracing Method

The Spectral Statistical Interpolation (SSI) analysis system of NCEP is used to assimilate me-teorological data from the Global Positioning Satellite System (GPS/MET) refraction angles with thevariational technique. Verified by radiosonde, including GPS/ME% observations into the analysis makesan overall improvement to the analysis variables of temperature, winds, and water vapor. However, thevariational model with the ray-tracing method is quite expensive for numerical weather prediction andclimate research. For example, about 4 000 GPS/MET refraction a;~gles need to be assimilated to producean ideal global analysis. Just one iteration of minimization will take more than 24 hours CPU time onthe NCEP‘s Cray C90 computer. Although efforts have been taken to reduce the computational cost, it isstill prohibitive for operational data assimilation. In this paper, a parallel version of the three-dimensional variational data assimilation model of GPS/MET occultation measurement suitable for massive parallelprocessors architectures is developed. The divide-and-conquer strategy is used to achieve parallelism and isimplemented by message passing. The authors present the principles for the code‘s design and examine theperformance on the state-of-the-art parallel computers in China. The results show that this parallel modelscales favorably as the number of processors is increased. With the Memory-IO technique implemented bythe author, the wall clock time per iteration used for assimilating 1420 refraction angles is reduced from45 s to 12 s using 1420 processors. This suggests that the new parallelized code has the potential to beuseful in numerical weather prediction (NWP) and climate studies.     

大气环流数值模式的一种并行化方案

从一般计算机并行计算理论出发,结合大气科学模式的特点,总结出一套对数值模式适用的并行化编程方案,而且提出了并行计算过程中应该注意的一些问题.利用文中提到的方案,可以帮助刚开始接触并行计算的模式编程人员快速完成串行数值模式的并行编程.最后,以一个串行的大气环流模式SAMIL并行化编程作为实例,对其并行计算过程和并行计算效率进行了描述和分析.