数值天气预报业务模式现状与展望

20 0 4年是数值天气预报理论提出 10 0周年 ,同时也是数值天气预报业务化应用 5 0周年。经过百年的发展历程 ,数值天气预报学科有了飞跃的发展。特别是最近 10多年来 ,大气科学以及地球科学的研究进展 ,高速度、大容量的巨型计算机及网络系统的快速发展 ,更加快了数值天气预报的发展步伐。文中从模式动力框架、物理过程参数化、模式程序软件等方面对数值天气预报业务模式现状进行了简要综述 ,对存在的问题进行了探讨 ,并对数值天气预报业务模式的未来发展作了展望。当前数值天气预报业务模式发展的特点有 :(1) 2 0世纪 90年代中期以来 ,各国的全球和区域模式水平和垂直分辨率都有明显提高 ,且模式物理过程也同步进行改进 ;数值预报业务模式已进入了大规模并行计算的阶段 ;(2 )主要发达国家和中国都正在致力于研发各自的新业务数值预报模式———非静力 (多尺度 )一体化模式或非静力中尺度模式 ,部分国家的新一代天气 气候一体化数值模式已业务运行 ;(3)业务数值预报模式正在朝着不断完善的方向发展。随着模式分辨率的提高 ,云物理过程、陆面过程和湍流过程、考虑坡度 -坡向因子的辐射过程等在模式中的参数化方案 ,以及模式垂直坐标的选择越来越受重视 ,这些物理过程的描述成为业务数值模式改进的重点和     

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。     

高分辨率数值预报模式的尺度自适应物理过程参数化研究

随着高性能计算能力的提升,数值天气预报模式的分辨率迅速提升。但由于对流、云和边界层过程参数化方案对于模式分辨率的高度依赖性,直接或简单地提高模式分辨率会导致诸如"灰色尺度"等问题。"灰色尺度"问题将极大地限制数值天气预报模式在高分辨率条件下性能的提高,甚至导致预报准确率下降,这是高分辨数值天气预报和气候模拟所面临重要的挑战之一。发展了适用于高分辨率的分辨率自适应的次网格混合(包括边界层混合)参数化方案和分辨率自适应的对流参数化方案,为高分辨率业务天气预报模式提供物理过程方面的理论和实践基础。     

有限区域数值预报模式并行计算试验

该文介绍了在ＳＰ２上实现的一个有限区域数值天气预报模式。模式采用温式时间差分格式，通过标准的区域分割方法实现模式的并行化，并在１６个节点的ＳＰ２上得到了一些初步结果。     

水文气象预报研究述评

简述了水文预报及水文模型、面雨量的计算及应用和水文气象耦合预报方面的研究工作。数值天气预报模式与流域水文模型的耦合,既可提高短、中、长期水文预报预警预见期,又为数值预报模式提供较为科学的陆面过程方案,改善数值天气预报模式预报性能,这种耦合研究,成为了水文气象预报研究的重点方向。

     

《哲学学报A》“随机模拟”专辑4篇论文摘要

<正>利用大气随机物理参数化处理模式误差:对ECMWF季节预报耦合系统的影响——Addressing model erro through atmospheric stochastic physica parametrizations:impact on the coupled ECMWF seasonal forecasting system.海气耦合气候模式的有限分辨率和次网格尺度上的变率,是目前所有时间尺度上气候模拟存在不确定性的主要原因。欧洲中期天气预报中心(ECMWF)一直致力于开发新的方法来解决这些不确定性,目前,随     

数值天气预报的进展和展望

本文系统地回顾了近10-15年来中期数值天气预报在数值模拟、资料同化、业务预报技巧、模式系统误差方面的研究进展.着重介绍了欧洲中心ECMWF业务预报模式和资料同化系统的主要变化.最后,对数值天气预报的未来前景作一展望.     

美国天气预报技术的发展

介绍了美国天气预报技术的发展现状。指出在大气探测技术、数值预报及可视化技术发展的推动下美国传统的天气预报向定量与定时方向发展。定量降水预报的实现是天气预报由定性走向定量的重要标志。在充分利用数值模式产品的基础上综合应用卫星与雷达资料建立客观预报工具在暴雨和强对流天气预报中取得较好效果;中尺度分析业务系统的不断改进使降水预报的技巧有明显提高。作者还介绍了美国数值预报产品释用及预报业务系统的概况。最后     

编辑选编

<正>数值天气预报检验方法研究进展——《地球科学进展》2014年第29卷第3期数值天气预报检验是改进及应用数值模式的重要环节。近年来,模式检验中的观念不断更新,适用于不同预报产品及不同用户需求的模式检验方法也不断涌现。潘留杰等首先简单回顾了以列联表为基础的传统的     

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.     

采用新计算机模式提高天气预报精度

能够预报若干种极端天气的WRF(Weather Research and Forecasting)模式已被预报员用于每日天气预报业务,预报精度有很大改善。该模式由NOAA、NCAR及美国内外150多个机构与大学合作研制。该模式是首个用于美国国家公共天气预报和尖端研究的骨干模式。使用该模式很容易将研究成果     

不同随机物理扰动方案在一次暴雨集合预报中的对比研究

天气预报系统对模式本身的误差非常敏感,尤其是次网格物理参数化过程的不确定性对天气预报系统的准确性具有重要影响。由于风暴尺度系统时间尺度较小、发展剧烈以及高度非线性,传统的中期集合预报方法不再适用。本文将随机物理扰动方案(Stochastic Perturbed Parameterization Tendencies scheme,SPPT)、随机动能补偿方案(Stochastic Kinetic-Energy Backscatter scheme,SKEB)以及混合模式扰动方案(SKEB+SPPT)引入风暴尺度集合预报系统,对2014年5月31日安徽的一次强对流天气过程进行数值模拟,并评估集合预报效果和分析扰动特征及能量变化特征。结果表明:适用于本次天气过程的SPPT方案的时空尺度分别为3 h和60 km;混合模式扰动方案提高了SPPT方案和SKEB方案的集合预报离散度,减小了预报误差,且提高了预报的准确性;混合模式扰动方案减少了SPPT方案和SKEB方案对降水的空报和漏报;混合模式扰动方案的扰动空间分布在预报初期与SPPT方案类似,随着预报时间的推移,其扰动空间形态分布转换为与SKEB方案类似;混合模式扰动方案的扰动动能在所有尺度上都要明显大于其他两种方案,表明两种随机物理扰动方案的结合可以有效弥补两者在不同尺度上的能量缺失。     

参考大气在中期天气预报和气候模拟中的应用

本文概述了根据应用参考大气概念提出的参考大气谱模式计算格式（或称静力扣除法）在国内外一些气象机构的中期天气预报、后处理和四维同化、以及气候模拟中的应用。计算表明，这种参考大气谱模式计算格式，能有效的减少截谱误差，明显地改进中期天气预报和气候模拟。     

国外中期数值预报业务模式的性能及发展趋势

作者简单介绍了国内预报员较为熟悉的欧洲中期天气预报中心，美国国家气象中心和日本气象厅三个中期预报模式的性能及预报效果，包括近几年颇为流行的半拉格朗日时间积分方案，物理过程参数化方案的完善和改进，中期数值预报业务模式的发展趋势等。     

地面气象要素多模式集成预报研究进展

目前,集合预报已成为天气预报业务的主要支撑。然而,由于数值模式本身的限制与不完善以及集合系统存在初值扰动、集合大小等方面的局限,常存在预报偏差。不同预报模式通常具有不同的物理过程参数化方案、初始条件等,导致其预报能力各有不同。为此,如何纠正预报偏差以及如何充分有效地利用不同模式的预报信息以获得更加准确的天气预报广受关注。近年来,利用统计理论与预报诊断,基于多个集合预报系统的多模式集成预报技术得到快速发展,已成为有效消除预报偏差从而提高天气预报技巧的一种统计后处理方法。针对气温、降水和风3个最基本的地面气象要素,首先依据预报形式将应用范围较广的简单集合平均、消除偏差集合平均、超级集合、贝叶斯模式平均、集合模式输出统计等加权或等权平均多模式集成技术,分成确定性预报和概率预报两大类,并做系统介绍。最后,讨论使用和发展多模式集成技术需要关注的问题,包括考虑参与集成的模式个数、发展降水及风速分级预报模型和发展基于机器学习的多模式集成新技术。     

2000年《气象》选题计划要点

1综合评述 本专题主要刊登气象学及相关学科国内外研究动态的综合评述: 1.1气候变化与变异模拟的研究进展,气候变化对人类社会、环境与经济的影响。 １．２天气预报技术及预报业务系统的发展现状及趋势． １．３数值天气预报模式及产品释用技术的发展． １．４气象通信网络系统的应用及发展趋势． １．５气象灾害的监测、预测及减灾对策的研究进展。 ２　气候变化及预测 ２．１关于气候变化的诊断和监测; ２．２气候变化的数值模拟,和短期气候变化的数值预测模式研究进展; ２．３洪涝、干旱等气候异常的诊…     

韩国气象厅数值预报技术调研报告

2007年4月,吉林省气象局派我和金基哲去江原厅和韩国气象厅进行学习调研,重点对韩国气象部门数值预报和数码预报方面做了充分调研,对该国数值天气预报模式资料同化、模式运行和模式产品应用等方面有了进一步认识,收获很大。     

GRAPES中尺度模式对2005年长江流域重大灾害性降水天气过程预报性能的检验分析

GRAPES是中国新一代具有自主知识产权的中尺度数值天气预报模式。使用在国家气象中心业务运行的最新版本的GRAPES模式、常规观测资料以及NCEP分析资料(1°×1°),对2005年主汛期发生在长江流域的重要降水天气过程进行了模拟和检验,重点分析了该模式对这一地区西风带影响系统的预报能力及可信度,从而得到GRAPES模式对于2005年长江流域重大灾害性降水天气预报性能的初步评价,并对该模式的应用及进一步改进提供一些有意义的参考依据。     

加拿大气象中心的数值预报模式和有关研究

加拿大气象中心(CMC)主要从事中短期数值天气预报业务和有关研究.下面我们分别进行叙述.第一部分中短期数值天气预报业务制作中短期数值天气预报业务的模式有两个,即有限区域半隐式半拉格朗日有限元模式和半球谱模式.前者主要作48小时以内的天气和形势预报;后者主要作3到5天的天气和形势预报.     

水文气象预报研究述评

简述了水文预报及水文模型、面雨量的计算及应用和水文气象耦合预报方面的研究工作。数值天气预报模式与流域水文模型的耦合，既可提高短、中、长期水文预报预警预见期，又为数值预报模式提供较为科学的陆面过程方案，改善数值天气预报模式预报性能，这种耦合研究，成为了水文气象预报研究的重点方向。