集合数值预报发展与研究进展

较系统地概述了集合预报系统发展过程与集合预报中的主要研究问题，总结了集合预报概念、系统组成、初始扰动理论技术和产品解释与应用原理的研究成果，简单分析了近年来集合预报中的一些研究热点，介绍了先进国家集合预报的发展计划。     

热带气旋集合预报研究进展

集合预报是减小各种不确定性影响数值预报结果的有效方法,将该方法应用于热带气旋（TC）数值预报的研究开始于1990年代中期,已经取得了很多令人鼓舞的成果。对TC集合预报的研究进展做简要概述,主要包括:（1） TC集合预报技术包括基于单一模式的TC集合预报技术与TC多模式超级集合预报技术,前者包含初值扰动技术和模式扰动技术,后者在大部分情况下预报效果较好。（2） 基于全球中期集合预报系统的TC集合预报,是近年来TC集合预报发展的一个新趋势。（3）将集合预报应用于TC生成与发展的研究是近年来TC集合预报应用的拓展。未来TC集合预报的发展将与数值预报其他技术的发展更紧密地结合,集合预报技术在TC研究中将发挥越来越重要的作用。      

国家级强对流天气综合业务支撑体系建设

国家级强对流天气预报业务正在从以短期预报为主调整到短期和短时预报并重的业务格局。文章从强对流天气预报技术发展与服务需求的角度,重点介绍了国家级强对流天气综合业务支撑平台及其核心技术。该平台以气象数据组织和图形化表达两个核心要求为牵引,发展了数据分析处理系统、自动气象绘图系统和WEB检索与显示系统。数据分析处理系统基于多源观测资料、中尺度数值预报和全球数值预报,发展了集约、高效的强对流天气监测和临近预报、短时预报和短期预报等数据分析处理技术,是整个平台的核心;主要核心技术包括:从不稳定与能量、水汽、抬升与垂直风切变等条件出发,以归纳总结的分类强对流天气概念模型为基础的分类强对流短期预报分析技术;应用"配料法"发展的分类分等级的强对流天气客观概率预报技术;强对流短时预报技术包括高分辨率数值预报释用、多模式预报集成、对流尺度分析、实况和模式探空分析等多项技术,重点实现了从过去3 h实况到未来12 h预报的无缝隙衔接;强对流的监测和临近预报技术在基于多源资料的强对流天气实况与强对流系统监测技术基础上,发展了基于雷达特征量、强对流实况、各类强对流指数和预警信号等多源信息的报警技术。自动气象绘图系统实现了高效、便捷地接入多种数据、自动进行数据分析和制图等多项功能。在预报服务方面,基于WebGIS发展了县级分类强对流预警信号和国家级分类强对流预警预报产品共享技术,实现强对流短时预报业务的高交互性与上下互通的功能。     

和预报员谈数值预报

用尽可能非专业的词语,向预报员介绍数值预报的成就、问题与应用。在简单回顾数值预报发展历史的基础上,重点分析了近十几年来数值预报的主要技术进步与有待解决的问题,对比了数值预报与主观经验预报的各自优势与不足,提出了优势互补对于提高业务预报的重要性。还分析了数值预报的技术进步对于数值预报产品释用的影响,以及预报员参与数值预报发展的可能性与必要性。     

东北区域空气质量数值预报模式应用研究进展

中国气象局沈阳大气环境研究在2014年基于CUACE和CMAQ建立了东北区域空气质量数值预报业务系统,本文介绍了空气质量数值模式的研究进展以及业务现状,为东北区域空气质量和雾霾预报提供了技术支撑。然而,随着预报精细化和更长预报时效的业务发展需求,存在预报准确率不高、计算资源短缺、科技创新能力不足等问题。本文基于存在的问题提出了东北区域空气质量数值预报未来发展建议与展望,包括加强大气污染源清单研究与技术规范制定、观测资料同化技术研究与业务应用、物理过程参数化方案的改进优化、发展数值预报产品订正技术、开发高分辨率7—10 d数值预报产品、加强人才引进和科技创新等。     

强对流天气监测预报预警技术进展

强对流天气预报业务包括监测、分析、预报、预警和检验等方面。对流初生识别、对流系统强度识别和对流天气类型识别等监测技术取得新进展,综合多源资料的监测技术已应用于中国气象局中央气象台业务。对流系统的触发、发展和维持机制等获得了新认识,我国不同类型强对流天气及其环境条件统计气候特征、分析规范及相应业务产品等为业务预报提供了必要基础和技术支撑。光流法、多尺度追踪技术以及应用模糊逻辑方法的临近预报技术等有明显进展,融合短时预报技术得到广泛应用,对流可分辨高分辨率数值 (集合) 预报及其后处理产品预报试验取得了显著成效,基于数值 (集合) 预报应用模糊逻辑方法的分类强对流天气短期预报技术为业务预报提供了技术支撑。强对流天气综合监测和多尺度自适应临近预报技术、多尺度分析技术以及融合短时预报技术、发展并应用模糊逻辑等方法的、基于高分辨率数值 (集合) 模式的区分不同强度等级和极端性的分类强对流天气精细化 (概率) 预报技术等是未来发展的主要方向。     

我国无缝隙精细化网格天气预报技术进展与挑战

本文总结了2014年以来我国无缝隙精细化网格天气预报业务的技术进展,讨论了未来发展所面临的关键技术难点。无缝隙精细化网格预报技术的发展,得益于综合气象观测数据和多源资料融合分析网格实况产品的支撑,更依赖于多尺度数值预报模式和实时快速更新同化预报系统的快速发展。经过近5年的探索和努力,我国已经初步建立了针对不同预报时效的无缝隙精细化网格预报技术体系。对于0～4 h预报时效,主要基于全国雷达拼图和GRAPES-Meso模式预报,发展临近分钟级滚动外推预报技术;对于4 h到30 d预报时效,主要通过对区域或全球不同时空分辨率模式预报进行偏差订正、客观解释应用以及降尺度分析,提高预报的准确度和精细度。与此同时,研发了自动化、智能化的交互式预报制作平台,以满足客观高效制作与预报员对极端或高影响天气主观预报优势相结合的需求。发展了以格点实况分析场为参照的空间分析检验方法,初步实现了对高分辨率网格预报的质量跟踪和性能评估。未来的网格预报技术体系,需要吸纳前沿的技术研究成果,包括人工智能应用技术、高级多模式统计后处理技术和协调一致性关键技术等,并且建立统一完整的技术架构和开发标准等。     

近10年中国现代天气预报的发展与应用

近10年来,随着数值预报技术的进步,探测手段的日臻完善和丰富,以及高性能计算机快速发展和应用,现代天气预报技术取得了显著的进步,其中快速更新同化分析和预报、集合预报、概率预报以及数字化预报等新技术的应用,促进了中国天气预报业务水平的提高,在中国防灾减灾、保障社会经济发展和人民安康福祉的气象服务中发挥了重要作用。回顾和介绍了近10年中国现代天气预报新技术,主要包括基于中尺度模式的多源资料快速更新同化预报技术,提供灾害性、极端性天气预报的不确定性信息的集合预报和概率预报技术及高时空分辨率气象要素的数字化预报技术,展望未来发展趋势,以期能够对未来天气预报技术发展提供借鉴和参考。     

2001年《气象》选题计划要点

随着21世纪的来临，科技飞跃、经济发展、社会进步和全球化趋势对气象事业提出了越来越高的需求，气象业务技术也将得到前所未有的发展。传统的气象探测和预报预测技术将得到进一步的充实和提高，新兴的探测手段和预报预测技术将发挥巨大的作用。《气象》将遵从面向业务、面向科研、面向基层、面向服务的办刊方针，大力宣传气象业务的新进展、新成果，特别是各级气象台站在气象业务现代化建设中的成果和经验，积极为广大气象工作者服务。2001年选题计划要点如下： 1 综合评述 1.1 21世纪国内外气象预测水平的发展趋势，提高预报质量和分辨率的技术方法。 1.2 大气探测手段和技术的发展与应用，气象综合探测系统的进展。 1.3 气象信息网络系统的建设与管理技术进展。 1.4 城市环境、生态、农业、水文、灾害等各领域气象服务技术和效益。 1.5 与气象相关学科的理论和技术进展。 2 天气分析与预报 2.1 数值预报技术的发展与应用：资料同化、物理过程及产品应用技术。 2.2 提高短时、短期、中期天气预报准确率的技术和方法。 2.3 预报员综合应用各种预报产品的经验和体会。 2.4 短期气候预测技术和方法。 2.5 干旱、洪涝等重大灾害性天气分析与预报。 3 气象监测技术 3.1新一代雷达、气象卫星及地面遥感技术的分析与应用。 3.2 GPS/MET技术的应用。 4 气象信息网络技术 4.1 计算机和网络技术在气象信息传输与管理方面的应用。 4.2 9210工程通信系统的使用与管理。 5 专业气象服务 5.1 气象为农业服务技术与效益。 5.2 城市环境、生态、农业、水文、海洋等专业气象服务技术与应用。 5.3 专业气象服务效益的客观评估方法。 6 台站园地 6.1 重大灾害性、转折性、关键性天气过程的分析与预报。 6.2 各级气象台站现代化建设的经验和体会。 6.3 新的探测仪器和手段的使用经验和体会。 6.4 预报与测报工作经验。 6.5 专业气象服务技术与效益分析。     

广西城市空气污染预报业务系统的建立

应用数值预报与动态统计预报相结合的集成预报技术方法,将城市大气污染数值预报(CAPPS)模式、动态统计模式、Sybase数据库、网页技术等有机地结合起来,建立广西城市空气污染预报系统,形成了流畅的集资料传输交换、预报模式运算、预报制作与发布于一体的气象系统和环保系统预报会商的综合业务工作平台,在广西气象台同时对南宁、桂林和北海的城市空气污染做出预报。将近两年的业务实践应用表明,所建立的空气污染预报系统性能稳定、技术成熟、自动化程度和预报准确率高．     

定量降水预报技术进展

对21世纪以来定量降水预报技术流程中的数值模式预报、统计后处理、检验评估和预报员作用4个方面的研究工作进行了归纳,主要进展包括:业务全球模式对于降水的预报能力持续提升,而发展高分辨率模式 (尤其是对流尺度模式) 和集合预报是提高定量降水预报精准化水平的主要途径,且将两者相结合以促进短期降水预报是发展趋势;统计后处理技术已发展到应用数据挖掘方法对海量预报数据中有效信息进行提取和集成,而再预报资料的出现将进一步促进统计后处理技术的发展;为解决评估精细化定量降水预报面临的新问题,多种新的检验技术得到发展和应用,如极端降水检验评分、空间检验技术及概率检验方法等;预报员在模式和后处理方法上能够提供的附加值越来越有限,但在预报流程中仍将处于核心地位,其角色将逐渐向帮助用户进行决策方向转变。文章指出,定量降水预报技术的发展所面临的挑战包括大气水汽观测及同化技术改进、暖区和复杂地形下暴雨预报等科学问题的解决。     

中央气象台暴雨预报业务的发展及思考

暴雨是影响我们国家最重要的灾害性天气之一,暴雨预报既是业务中的关键点也是难点。本文论述了目前中央气象台的暴雨预报业务已经由基于天气学、统计学等在天气图分析的基础上进行主观外推的传统预报向基于数值预报的现代天气预报发展,强调了暴雨预报的科学问题是从预报实践中提炼出来的,而不是从参考文献中找出来的,突出了预报员是暴雨科学问题的提出者和解决实际问题的第一参与者,阐明了预报与服务工作紧密结合是中国特色气象事业的重要组成部分,充分肯定了中央气象台和中国气象局暴雨研究所等科研单位在暴雨预报、研究和我国应对突发自然灾害中发挥的重要作用,明确了暴雨等灾害天气的预报是以服务人民、社会、经济发展和国家安全为最终目标。并从预报员科学研究与实践能力的培养和提高、多源观测资料应用、区域中尺度数值预报模式和集合预报技术的发展及订正能力的提高、人工智能技术的应用等几个方面对如何提高暴雨预报准确率提出一些思考。     

近十年国家级农业气象灾害预报评估业务技术进展

近十年来,伴随农业气象灾害监测评估理论的发展,数值模拟技术、遥感监测技术和现代信息技术的综合应用,以及智能网格气象要素预报在农业气象灾害监测预报业务中的落地,促进了农业气象灾害预报评估业务的精细化、动态化和定量化水平,为农业防灾减损、稳产增产发挥了重要作用。介绍了近十年来定量化农业气象灾害评估技术以及动态化、精细化农业气象灾害预报技术的主要研发成果以及在业务服务中的应用,并展望未来发展,以期为农业气象灾害预报评估业务的进一步发展提供借鉴和参考。     

利用距离平方反比算法对格点数值预报产品进行插值

随着数值模式理论与方法、大气探测技术和计算机技术的快速发展,数值预报模式表现出对预报的巨大潜力,已经成为目前业务预报领域不可替代的可用参考方法。目前黑龙江省台主要用于业务应用的数值模式预报产品有T639、JMA（日本数值模式）、GRE（德国数值模式）3种全球数值预报模式和中尺度数值预报模式WRF、MM5以及Grapes...     

面向预报员的精细化数值预报产品应用培训需求研究

伴随高分辨率数值预报、集合预报和人工智能等关键技术的发展,现代气象预报业务已进入精细化、无缝隙、数字化的智能网格预报时代。为提升广大预报员对数值预报的应用水平,提高预报服务综合效果,从精细化网格预报业务发展对预报员能力素养的新要求和预报员能力现状两方面开展数值预报应用的培训需求研究。结果显示,预报员在综合运用多源资料提升精细化数值预报应用水平方面具有迫切培训需求,在培训数值预报技术进展、产品特点、应用方法的基础上,培训需求呈现出向研究型业务和针对性服务发展的趋势。从数值预报应用培训的内容来看,最大培训需求集中在数值预报新技术原理、产品精细化评估和订正、多源资料综合应用策略三个方面。对预报员分层次进行分析,显示新预报员需求较广泛,相对侧重数值预报基础应用,骨干预报员侧重预报产品评估和订正方法等实用技术,首席预报员相对侧重研究性。最后对开发面向预报员的分层分类数值预报应用培训课程提出了建议,为教学策划和课程设计提供参考。     

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。     

雷暴与强对流临近天气预报技术进展

临近预报指0—6h(0—2h为重点)的高时空分辨率的天气预报,预报对象是该时段内出现明显变化的天气现象,主要包括雷暴、强对流、降水、冬季暴风雪、冻雨、沙尘暴、低能见度(雾)、天空云量等,其中,以雷暴和强对流天气的临近预报最具挑战性。综述了针对雷暴和强对流天气的以主观预报为主、结合客观算法的临近预报技术,同时讨论了高分辨率数值预报模式在临近预报中的应用。主观临近预报技术包括基于多普勒天气雷达观测数据并结合其他资料(常规高空和地面观测、气象卫星云图、快速同化循环的数值预报产品等)对雷暴生成、发展和衰减,特别是对强对流天气(包括强冰雹、龙卷、雷暴大风和对流性暴雨)的临近预报,客观算法包括几种应用最广的雷达回波或云图外推算法和强对流天气识别技术。高分辨率数值预报模式的应用包括与雷达回波外推融合延长临近预报时效,与各种观测资料融合得到快速更新的三维格点资料为雷暴和强对流近风暴环境的判断提供重要参考。     

中国暴雨的科学与预报：改革开放40年研究成果

总结了改革开放以来中国学者在暴雨科学与预报领域取得的重要研究进展和主要成果。其中,暴雨机理研究成果从重要天气系统、中国主要区域的暴雨、台风暴雨等3个方面分别进行综述,而暴雨预报技术研发与应用则从中国数值天气预报发展和暴雨预报客观方法两方面进行归纳。      

气象水文耦合的洪水预报研究进展

从洪水预报中定量降水预报应用进展、面向洪水预报的流域水文模型研究进展、气象水文耦合预报不确定性研究进展三个方面系统介绍气象水文耦合的洪水预报研究进展。研究指出,融合预报员预报的格点化定量降水预报技术是提高面向洪水预报的流域降水预报精度的重要方法,中尺度集合预报技术是提升流域局地性强降水预报能力的主要途径;概念性与物理性相结合的分布式水文模型是面向洪水预报的流域水文模型发展方向;水文集合预报是考虑气象水文单向耦合预报不确定性有效解决技术,贝叶斯系列模型可为分析气象水文预报不确定性提供重要的借鉴意义。     

论江西气象预报预测体系改革与建设

从改革思路、主攻方向和业务分工等方面,对江西气象预报预测体系改革与建设的主要内容进行了论述,认为预报预测体系是整个基本业务系统的核心,是实现预报预测准确率提高的关键,应按照中国气象局业务技术体制改革总体方案,结合江西经济社会发展的需要,开展天气、气候、气候变化、农业气象与生态、大气成分、人工影响天气、雷电等多轨道的预报预测业务,并紧紧依托气象基础业务系统,加强与有关部门和行业的合作,围绕提高气象预报预测准确率,以数值预报产品为基础,以信息处理技术为依托,综合利用多种监测资料和预报预测技术方法,以预报人机交互系统为工作平台,加强雷达、卫星等遥感应用产品对多轨道业务的支持,充分发挥预报员的作用,发展多轨道、无缝隙、精细化预报预测业务,连续滚动制作空间上完整、时间上连续的预报预测产品。