东北区域天气预报业务系统研究取得新成果

本刊讯特约记者徐凤莉报道辽宁省气集科学研究所和沈阳中心气象台的科研人员,经过两年的努力,研制的“东北区域中尺度数值预报业务系统”,去年年底通过了有关专家的技术鉴定。专家们一致认为,该预报业务系统技术路线正确,系统结构合理,预报产品使用价值高,在对东北地区的降水数值预报上达到了国际先进水平。东北区域中尺度数值预报业务系统是在引进美国PSU／NCAR第五代中尺度模式（MMS）基础上建立起来的具有东北地方特色的中尺度数值预报系统。该系统是我国第一个经中国气象局业务发展与天气司正式批准并投入业务使用的区域中尺…     

连云港市城市空气质量预报方法研究

本文利用高空大气探测资料和有限区细网格模式的数值预报产品,分别建立统计预报和数值预报等适合连云港市城市空气质量预报业务发展所需要的客观预报方法,最终利用动态分权法,综合决策集成连云港市城市空气质量预报。结果表明:动态分权法能够有效地提高空气质量的预报准确率。     

东北区域业务模式预报产品检验评估系统的建立及应用

本文建立了东北区域业务模式预报产品检验评估系统,并对东北区域3 km业务模式系统与原东北区域9 km业务模式系统的降水预报效果进行了检验评估。东北区域业务模式预报产品检验评估系统每日自动运行,对降水、地面温度、形势场和台风预报产品进行检验,检验结果以文本和图形两种方式在东北区域气象中心局域网的中尺度数值预报网页上实时显示。同时,东北区域业务模式预报产品检验评估系统可以根据选取的具有代表性的降水个例,对更新改进后的业务模式与目前运行的业务模式预报产品检验结果进行对比评估。检验评估结果表明:新东北区域模式系统对大雨及以上量级降雨预报的改进效果明显,对冬季降雪和南来系统的预报效果也优于原业务模式,但空报率较高。随着数值模式水平分辨率的提高,增加了中小尺度地形信息特征,改进了大尺度降水的预报效果;数值模式垂直分辨率的提高,降水模拟易形成更多的虚假"数值风暴点",导致空报更多。     

区域大气成分数值预报系统（CAPPS-3）在全国推广应用

2005年中国气象局新技术推广项目“区域大气成分数值预报系统”开发了CAPPS第3版，将原来的单箱模式升级为与中尺度数值模式一致的网格化模式，可预报区域范围内的污染浓度分布；为区域气象中心和省级气象业务部门开展区域空气质量预报提供技术方法和业务平台。2006年5月CAPPS-3在中国气象局大气成分中心开始进行全国范围的空气质量业务预报试验，并建立了产品发布平台，每天发布SO2和PMIO的浓度预报图和预报结论，     

大气环境数值模拟研究新进展

近五年来,中国科学院大气物理研究所(简称大气所)在大气环境数值模拟方面取得了丰硕的成果,通过自主发展和引进,建立了完备的多尺度、多成分的大气环境数值模式,包括全球大气化学输送模式、区域和城市空气质量预报模式。大气所利用这些模式研究各种空间尺度上污染物浓度时空分布以及污染物的输送和演变,研究了多种污染过程的成因和污染变化规律,在污染物输送、低对流层臭氧高污染、区域及城市污染等方面取得了很多成果,并对区域或城市空气质量进行业务化实时预报。大气所还拓展了我国大气环境模拟研究的新领域:大气化学资料同化、污染模式集合预报、污染源反演新方法。初步建立了空气质量模式的资料同化系统(分别基于最优插值技术和集合卡曼滤波技术)和多模式集合预报体系,提高了模式预报水平;在污染源反演新方法方面进行了初步的探索。结合我国目前仍然面临着的大气环境问题,对今后大气环境数值模式的发展方向进行了展望。     

基于Hadoop的数值预报产品服务平台设计与实现

数值预报产品数据与日俱增,采用传统的关系型数据库对其进行存储和管理存在效率低和存储能力不足的问题。另外,基于文件的存储方式在数据存储处理、数据读取和算法计算等方面存在性能瓶颈。针对这一问题,基于Hadoop技术体系设计了分布式的数据存储模型,实现了数值预报产品数据的分布式存储和处理,开发了数值预报产品数据接入处理模块;并实现了基于Rest Web Service的获取数值预报产品要素场数据访问接口、时间序列数据访问接口、数据下载接口等业务应用接口。多业务用户的实际业务测试表明, 该平台在诸如数值预报产品气象数据处理和业务应用方面较传统技术架构具有一定优势。     

东北冷涡研究概述

简述了东北冷涡的形势特征、气候特征、天气特征与强对流特征;回顾、综述了东北冷涡形成、发展、维持、消退期的研究成果,特别是东北冷涡强对流特征的研究进展;讨论了东北冷涡强降水、强天气等预报业务的难点及其研究方面存在的问题。认为：需要依靠现代雷达、卫星等观测设备和数值模拟手段,加强东北冷涡暴雨及强天气机制研究,提高东北冷涡天气的预报水平。     

从数值预报研究进展论天气预报业务发展方向

综述了国外数值预报研究现状及对２１世纪发展的设想，存在的技术，设备等问题。简述了我国数值产品在天气预报业务中应用的进展，提出了省级预报业务建设的主攻方向和发展建议。     

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。     

环境气象业务数值模式预报效果对比检验

基于华北区域气象中心、华东区域气象中心、华南区域气象中心和国家气象中心环境气象业务数值模式2015年1—3月的预报结果,从能见度和空气质量两个方面对环境气象业务数值模式的预报效果进行了对比检验。结果表明:随着能见度降低,各数值模式的预报能力均逐渐下降,对于1 km的能见度,仅华北区域模式和国家级雾霾数值预报业务系统(CMA Unified Atmospheric Chemistry Environment,CUACE)模式表现出一定的预报技巧,其中华北区域模式和CUACE模式对北京本地24 h能见度预报的TS评分分别为0.20、0.10;CUACE模式总体能见度预报误差较各区域数值模式均偏大;CUACE模式和华北区域模式、华东区域模式、华南区域模式能见度预报值与观测值的相关系数普遍低于0.6。随着空气质量下降,各数值模式AQI的预报能力均逐渐下降;AQI为优等级时,各数值模式AQI预报的TS评分均较高,其中空气质量较好的华南地区空气质量等级预报的TS评分最高,为0.81;总体上24 h的AQI预报,区域模式优于CUACE模式;48 h和72 h的AQI预报,CUACE模式优于各区域模式。各数值模式PM_(2.5)浓度的预报值普遍较观测值偏低,华南区域模式24 h的PM_(2.5)浓度预报误差相对较小,华北区域模式和华东区域模式24 h的PM_(2.5)浓度预报误差相对较大;CUACE模式PM_(2.5)浓度的预报误差较各区域模式均偏大,CUACE模式PM_(2.5)浓度预报值与观测值的相关系数较各区域模式均偏低。     

东北地区玉米热量指数的预测模型研究

利用1961~2000年逐月气温资料计算了东北地区分省和全区玉米的热量指数。通过对热量指数和大气环流资料的统计分析，建立了6个预测玉米热量指数的模型，各模型都能较好地预测东北地区各省及全区的玉米生长发育期间的热量状况。检验结果可以看出，所有模型的准确率较高，且稳定性较好，6个模型预测玉米热量指数的平均相对误差都在7%以下，说明了各模型都具有较好的预测能力。其中辽宁省的相对误差最小，平均在2%以下，预测效果最好，黑龙江省的平均误差最大，也都在4.5%~7%。     

东北冷涡数值预报系统建立与业务应用

东北冷涡强降水一直是东北地区气象预报的难点和重点。从提高东北冷涡降水数值预报质量着手,选择模式中可能对东北冷涡强对流有影响的不同辐射方案、边界层方案和积云参数化方案等多种物理过程,对东北冷涡降水预报的性能进行批量试验;利用天气学检验方法,选择预报结果较好的RRTM长波辐射方案、Gayno Seaman边界层方案、Grell积云参数化方案和混合相湿过程显式方案等物理方案,组合建立了东北冷涡数值预报系统。经检验表明：系统对东北冷涡降水预报的水平较东北区域中尺度数值预报业务系统有所提高。同时利用天气学检验方法,从降水预报的强度、落区和移速等方面着手,评估东北冷涡数值预报产品对冷涡降水预报的性能和系统误差,得出降水强度易偏强、落区易偏西偏南和范围易偏小等定性结论,可直接应用于预报业务,取得了较好的应用效果。     

几种空气质量预报方法的一致性衡量方法研究

空气质量预报是复杂的系统工程,也是环境科学研究的热点和难点所在。通过文献综述分析了现有研究的不足,指出现有的研究没有考虑由于偶然性和随机性导致的一致性。基于权重Kappa统计值的方法,在剔除了由于偶然性和随机性造成的一致性的基础上,对3种常用的空气质量预报方法的预测结果的一致性进行了衡量,有利于提高对不同模型预测结果的差异性的认识,对进一步提高空气质量预报的准确率有一定的意义。     

论江西气象科技创新体系改革与建设

对江西气象科技创新体系改革与建设的内容和方向进行了论述,认为江西气象科技创新体系改革与建设,应坚持“自主创新,重点跨越,支撑发展,引领未来”的科技发展方针,明确科技型、基础性社会公益事业定位,深入实施科技兴气象战略,深化气象科技体制改革,加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新;促进业务与科研的结合,形成科技创新引领事业发展的研究型业务,提升气象科技创新能力,提高气象科技水平和气象业务的科技含量,提高气象队伍素质,培养造就具有创新能力、既懂科研又懂业务的学科、技术带头人和复合型人才。     

Verification of mesoscale forecasts in the 2014 Olympic Games region for the first test period. Part I: Verification techniques and polygonal quality assessments of the COSMO model forecasts

Described is a system of verification of mesoscale hydrodynamic forecasts for the territory of Sochi-2014 Winter Olympic Games worked out within the framework of FROST-2014 international project. A technological line comprises the observational and model output databases, the computing verification complex, and the optional program aids for aggregation and visualization of products. The METv4.0 verification complex developed in cooperation with forecasting and research centers of the USA is used as a core. The effectiveness of the verification system is demonstrated with the COSMO model products for the period of December 1, 2011–March 31, 2012. Preliminary assessments of the model potential in forecasting the surface air temperature, the velocity of the scalar wind, and the sea-level air pressure are made with the quality score aggregation over the selected polygons of verification.     

过去十年我国大气污染防治科技工作进展及未来展望

面对我国大气污染防治的迫切需求,国家有关部门和科研机构设立了多项科技计划予以持续支持,大气污染防治科技理论研究、监测手段、数值模拟、防控技术都取得了长足进展,为我国大气污染防治的实践和打赢蓝天保卫战圆满收官提供了有力的科技支撑。本文总结了近十年来大气污染防治科技工作部署和取得的进展,分析了当前我国大气污染防治工作面临的形势和问题。面向“十四五”,提出大气污染基础研究、污染防治关键技术研发和应用示范3个方面的建议,聚焦细颗粒物（PM2.5）和O₃协同、减污与降碳协同,进一步推进大气污染防治科技工作,为建设“美丽中国”和碳中和、碳达峰目标提供关键科技支撑。     

东北地区冬季气温对海温异常响应的研究

利用HadISST OI海温和中国东北地区92站逐日气温资料,使用广义平衡反馈分析方法(GEFA)结合EOF分析方法(GEFA-EOF)研究了近50a中国东北地区冬季气温对海表温度异常(SSTA)的响应.结果表明:对于热带和北半球中纬度5个海盆来说,东北地区冬季气温异常与同期热带大西洋和北大西洋海温异常有密切关系,与其他海盆关系不显著;热带大西洋的"正—负—正"三极型模态(TA3)以及北大西洋纬向上"正—负—正"三极型模态(NA3)分别对东北地区冬季气温的异常偏低和偏高有显著的强迫作用,且对北部地区的强迫作用大于南部地区.热带大西洋和北大西洋对东北地区冬季气温异常影响的可能途径为:热带大西洋TA3模态通过在北半球激发的"正—负—正"的遥相关波列,致使东亚大槽移至贝加尔湖地区,有利于极地冷空气南下至东北地区,导致该地区的冷冬;北大西洋的"正—负—正"三极型模态(NA3)直接响应使得东亚大槽减弱消失,极地冷空气南下受阻,导致该地区冬季气温异常偏高.     

中国气象科学研究院农业气象研究50年进展

该文在简要回顾20世纪我国农业气象学科发展历程基础上, 重点阐述了50年来中国气象科学研究院在农业气象各主要研究领域, 包括农业气候资源与区划、农业产量气象预测与卫星遥感估产、农业气象灾害、气候变化影响评估、作物生长模拟与模式以及农业气象情报信息服务等所取得的若干重大进展, 并从当前面临的挑战与机遇出发, 探讨了中国气象科学研究院未来发展中在农业气象研究领域的可能热点趋势。     

基于GIT的气象数值模式代码管理平台METCODE

随着气象数值模式的发展完善,已广泛应用于国家级和区域中心,研发力量地理上分散。支撑数值模式运行的高性能计算机系统呈现出异构众核的发展趋势,模式研发的学科交叉衍生性越发明显,分布式模式研发的高效协同共享成为一个亟待解决的问题。本文基于Git建立了一个代码管理协作共享平台METCODE,实现了气象数值模式的代码版本管理、集成协作共享与过程管理,方便地支持分布式团队的合作研发。平台已在气象数值模式的研发中成功应用,应用效益良好。     

国家级天气预报检验分析系统建设与应用

为了适应精细化预报和业务管理的发展需求,国家气象中心建设开发了基于Web的国家级天气预报检验分析系统。系统分为预报检验、检验文件解析处理、检验数据查询分析与检验平台管理4个功能模块,关键技术包括标准化的数据管理、开放式的算法模块管理与调度和检验数据的可视化分析。系统建立了规范高效的检验业务数据流程,兼容处理预报分析制作系统（MICAPS）数据、GRIB2数据、城镇报数据、自动气象站数据等其他专业气象数据,涵盖了国家级省级智能网格预报、全国城镇天气预报、定量降水预报、大城市空气质量预报等数十项检验业务产品,给出了空间分布、柱状图及数据表格等展现形式。系统为全国各级预报员、模式开发人员和管理人员提供预报检验反馈信息,为各省以及国家级预报业务考核提供了信息支撑;同时系统提供逐旬、月、年度的智能网格预报以及城镇天气预报的检验结果对比,有力支撑了智能网格预报产品业务研发和业务试验。