中国气象应用网格

“中国气象应用网格”是国家863重大专项支持的一个应用网格项目，主要针对中国气象局计算资源及科研人员分散在全国各地，气象预报面向政府、社会和公众服务的特点，建立了连接中国气象局行业内部和国防科技大学等单位在内的跨地域网格平台；在该网格平台上建立全面支持我国新一代中尺度数值天气预报系统的协同攻关环境和基于GRAPES的中尺度有限区数值天气预报业务系统，实现了应用层面的互联互通、资源共享和协同工作，提高气象部门的资源利用率、业务预报和自动化水平。“中国气象应用网格”包括网格中尺度数值预报模式GRAPES、网格门户、网格计算、资源和服务共享平台、基于Ganglia的网格资源监控、数值天气预报控制界面、气象预报产品发布和可视化、源代码管理系统、网格用户注册与管理等系统。     

基于网格计算的MM5系统在青藏高原地区的应用

论述了网格计算技术及其在气象领域的应用,指出网格的最终目标是资源共享和协同工作。在简述青藏高原地区中尺度数值模式系统建设的基础上,从模式背景、MM5应用系统建设的关键问题及技术路线、科研开发与业务化方案设计、模式的动力和物理方案及预报产品等方面介绍了青藏高原基于网格计算的MM5应用系统,并给出该系统在2006年业务试运行的检验结果,在此基础上总结了基于网格计算的应用系统在资源共享方面的效果。聚合主要高性能计算机系统的计算能力,构建一个国家级气象高性能计算机管理与应用网络平台,实现多集群系统的网格化全局管理和资源共享,不仅使参加网格计算项目的各个网格用户通过浏览器随时随地、安全、方便地访问网格上的计算、存储、数据和程序资源以及享受网格提供的各种服务,而且使研究开发人员不受计算机平台与地域的限制,即可选取所关心的预报区域、预报时效、时间步长、物理过程参数化方案等对数值模式本地化,同时解决了经济条件相对落后地区计算资源不足的问题,为高原地区气象部门探索研究资源共享的管理制度和运行机制创造了条件。     

人机交互系统的本地化处理

介绍了人机交互系统（MICAIS系统）及该系统在洛阳的本地化处理的一些步骤、方法,并分析了该系统运行过程中出现的各种故障。     

基于网格计算的MM5系统在青藏高原地区的应用

论述了网格计算技术及其在气象领域的应用,指出网格的最终目标是资源共享和协同工作.在简述青藏高原地区中尺度数值模式系统建设的基础上,从模式背景、MM5应用系统建设的关键问题及技术路线、科研开发与业务化方案设计、模式的动力和物理方案及预报产品等方面介绍了青藏高原基于网格计算的MM5应用系统,并给出该系统在2006年业务试运行的检验结果,在此基础上总结了基于网格计算的应用系统在资源共享方面的效果.聚合主要高性能计算机系统的计算能力,构建一个国家级气象高性能计算机管理与应用网络平台,实现多集群系统的网格化全局管理和资源共享,不仅使参加网格计算项目的各个网格用户通过浏览器随时随地、安全、方便地访问网格上的计算、存储、数据和程序资源以及享受网格提供的各种服务,而且使研究开发人员不受计算机平台与地域的限制,即可选取所关心的预报区域、预报时效、时间步长、物理过程参数化方案等对数值模式本地化,同时解决了经济条件相对落后地区计算资源不足的问题,为高原地区气象部门探索研究资源共享的管理制度和运行机制创造了条件.     

国家气象计算网格的设计与建立

气象部门内高性能计算资源与支持能力具有地域分布不均匀的特点,地方部门与国家级单位相比,在资源丰富程度和开发应用水平上都存在较大差距。针对气象部门国家级、地方单位的资源整合、共享和管理的需求,该文提出了一个国家气象计算网格的设计方案。设计方案采用国家级、区域、省级三级节点布局,通过跨广域范围的气象宽带网互联,基于整合的资源平台设置了资源管理、应用服务和用户接口等功能层模块。利用UNICORE等关键技术,开发实现了气象计算网格软件模块。建成了一个全国分布的6个网格节点,提供网格中间件和定制业务运行两种资源共享服务方式。业务运行以来,为资源匮乏地区的气象用户共享分发预报服务产品,为当地的减灾防灾工作做出了贡献。     

中尺度数值模式的自适应网格设计

引进了自适应网格设计的方法。自适应网要生成行技术基础变分原理,所生成的网格具有光滑性、一定程度的正交性和机调节网格疏密程度的优点,这种新技术可任意加密局地网格,从而达到以较小的计算量获得较高的计算精度的目的。将自适应网格技术应用于ＭＭ４中,并用来模拟１９２年６月１４日这次大范围暴雨过程。结果表明,采用自适应网格后计算稳定,２４ｈ降水预报得到明显改善。     

气象计算网格平台资源监视模块的设计与实现

气象计算网格聚合的计算资源具有地理分布、系统异构、运行状况与使用负载各不相同等特点。气象计算网格平台软件系统的资源监视模块, 涉及了远程气象网格节点、资源状态信息获取、web展示等3个层次。资源状态信息获取层可分为轮询、收集、整理等功能, web展示通过资源地理视图和资源列表栏目实现。基于ARCON客户工具箱技术开发实现了资源信息轮询和收集功能。现已实现对国家级网格节点及北京、成都、广州、沈阳4个区域级中心网格节点和安徽省级网格节点的10个高性能计算机系统的集中监视。     

贵州省小网格温度场的计算与分析

用回归分析法建立贵州省各月及年的平均气温推算方程,以经、纬度10’×10’的格距计算了全省664个格点的各月及年平均气温;讨论了各地理因子对温度的影响,分析了贵州气温的时空分布特征。得出了一些有意义的结论。     

气象人机交互系统在1996年汛期中的应用

介绍了气象人机交互系统的基本功能及１９９６年汛期在我省的应用，指出了系统目前的不足之处，并提出了相应的修改意见。     

基于新型LE水平跳点网格的阴阳网格平流方案设计

为了模拟球面平流传输过程,本文基于球面阴阳重叠网格设计了一种两时间层半拉格朗日平流方案.该方案在球面坐标下采用新型的LE水平跳点网格,同时针对阴阳网格重叠区,采用了不同插值方法进行比较分析,且进行了相关的理想数值试验对方案设计效果进行评估.数值试验表明方案设计是成功的,阴阳网格重叠区平流对插值方案比较敏感;半拉格朗日方案能较好地模拟球面刚体平流和变形涡旋的结构、位置及演变过程,并具有较好的数值稳定性和较高的数值精度.     

气候信息交互显示与分析平台 (CIPAS) 设计与实现

气候信息交互显示与分析平台 (CIPAS) 设计为面向气候监测、诊断、预测等基础业务支撑系统。CIPAS设计了面向气候业务应用的集约化基础数据环境,内容涵盖全时间序列的地面常规观测、指数资料、再分析资料以及数值预报产品等,并提供基于要素、层次、时间、范围、种类等查询参数的统一、简单的访问接口 (API);CIPAS设计采用多层次分布式架构并形成轻量级客户端,而客户端则采用组件化和插件化设计方法,涵盖数据、图形、分析处理、版面制图、配置管理等核心组件,形成可扩展和组装的基础业务功能模块及二次开发接口,并以工具箱的形式提供各种气候业务分析能力,如EOF,SVD等诊断分析工具。该文重点对CIPAS的建设原则、总体框架、主要功能、运行流程等设计进行详细介绍,并对平台实现所涉及的若干关键技术问题进行深入分析。CIPAS初步具备了气候资料综合检索、多维显示、统计诊断分析产品生成等综合业务功能,其建设成果在国家级和试点省份的试用显示其较好的业务应用能力与发展前景。     

一种渐变网格方案及其与嵌套网格方案的比较

本文给出了一种渐变网格及其相应的数值积分方案，并利用线性平流方程，分别采用该渐变网格、不等距网格和3种嵌套网格共5种方案进行数值试验。结果表明，在套网格方案中，采用精度较高且截断误差相近的不同格式进行嵌套计算误差较小；而变网格(包括渐变网格和不等距网格)方案既能简化积分过程，又能避免反射波，从而明显地提高了计算精度。     

我国综合气象观测运行监控系统的设计与实践

综合气象观测系统是我国气象预报服务的基础,保障综合气象观测系统的稳定可靠运行是我国气象探测事业发展的关键.文章阐述了我国综合气象观测运行监控系统(ASOM)的结构、系统建设所采用的技术路线和解决的关键技术问题,介绍了系统功能和特点,并结合我国气象探测设备监控与保障业务实际,探讨了系统未来的改进方向.     

Implementation of CMA-GFS 3D-Var System on the Yin-Yang Grid

The global three-dimensional variational (3D-Var) data assimilation is implemented on a new quasi-uniform overset (Yin-Yang) grid on sphere. As a quasi-uniform spherical grid, it covers the sphere by overlapping two perpendicularly oriented grid components which is nothing but low latitude region of the usual latitude-longitude grid. Based on this characteristic of the Yin-Yang grid, it enables us to implement the regional 3D-Var system efficiently and accurately on the Yin or Yang component grid, respectively. The global analysis could update directly from the regional analysis since they have the same configurations like the precondition of eigenvalue decomposition for vertical direction, recursive filtering for horizontal direction, minimization method and observation operator and so on. However, the balance equation and vector wind are needed to be paid more attention on the Yin grid analysis due to its coordinate transformation. How to spread the observation information near the boundary of Yin and Yang grid is a key to the 3D- Var analysis. Extending double the horizontal correlation length distance in the overset boundary of Yin and Yang grid has successfully solved the problem. The results show that the analysis on the Yin-Yang grid is reasonable and similar to the result on the latitude-longitude (LAT-LON) grid. This paper provides a promising strategy for the development of a 3D-Var global system for overset grids.     

高分辨率数值预报模式并行计算方法研究

根据计算机软硬件条件引进开发数值模式在ＰＶＭ环境下的并行版本,于１９９６年６月开始模式并行计算业务实验。结果表明：在数值预报中采用并行计算技术后,其ＣＰＵ加速比达到３．２１,并行效率达８０％,模式并行计算版本运行基本稳定,计算结果与串行计算结果基本一致。     

广西中尺度数值模式格点产品检验系统

根据WM O规定的数值预报标准化检验方案开发的数值预报格点产品检验系统,可以实时检验广西中尺度数值预报产品及9210下发的多种数值产品,可为数值模式的改进及数值产品的业务化应用提供直接的参考依据。     

广西中尺度数值模式格点产品检验系统

根据WMO规定的数值预报标准化检验方案开发的数值预报格点产品检验系统,可以实时检验广西中尺度数值预报产品及9210下发的多种数值产品,可为数值模式的改进及数值产品的业务化应用提供直接的参考依据。     

基于百度地图的精细化格点预报显示

精细化格点要素预报是目前中国气象局的主推业务和未来天气预报的发展方向,如何有效地将预报产品提供给用户使用,是精细化格点预报的最终环节。本文介绍了基于百度地图API的陕西精细化格点预报显示系统,系统主要实现了:(1)降水预报,以CMORPH(NOAA Climate Prediction Center Morphing Method)卫星与全国3万个自动观测站的逐时降水量融合资料为基础,通过动态偏差订正的方法来提高格点降水的预报能力;温度预报,采用滑动线性回归的方法来改善温度预报效果。(2)任意位置的地理信息获取及对应格点240h预报时效的气象要素实时展示。(3)格点气象要素向站点转换,通过格点值提取全省98个观测站逐3h站点预报值,实时分析过去24h降水、温度预报与观测值的误差,供用户预判未来预报值的可能误差趋势;并提供未来168h逐日要素预报。(4)与以往的数据库后台支撑不同,本系统直接将3.5GB格点预报数据一次性读入内存,进行侦听,解决了数据库检索、调用效率低下的问题。     

形势场相似计算方案的比较研究

结合天气分析方法,对常用的形势场相似算法效果进行了对比分析,结果表明:"相关系数"是较好的"形"相似判据;对经向和纬向分别计算相似度可以发掘出更多有预报参考价值的信息;另外,对相似计算方案的边界条件及执行效率等问题也作了探讨.