数值预报及实况资料数值化系统研究和应用

1 引言 数值预报和实况资料是天气预报工作中的重要依据,做好数值预报释用工作对于提高预报准确率非常重要.在日常天气预报工作中常用的数值预报有"欧洲数值预报"、"t639"、"德国降水"及"日本降水"等.本系统重点研究欧洲数值预报系统和地面实况资料读取显示以及在数据处理过程中重要算法研究,而且阐述了系统的结构设计、界面设计程序代码编写方法,并对实际工作中的系统应用进行说明.     

数字滤波初值化方案的数值实验

本文以一个有限区域16层斜压原始方程模式为基础,对数字滤波初值化方案进行了数值试验,并与平衡初值及实测风初值等方案的积分结果进行了比较、结果表明：数字滤波初值化能有效地滤掉初始场中的高频重力波和小尺度扰动,使客观分析质量得到明显改进;该方法易于引入非绝热过程,能有效抑制积分初期的Spinup现象;形势预报和降水预报均较其它方案有所改进。     

利用湍流作数值分析及数值预报中的平滑化过程

在高空大范围流型的数值预报中技术上的困难问题之一就是如何消去原始高度场或预报高度场里的小扰动.这种小扰动不论是真的,还是假的(原始场中的观测误差,预报场中的截平误差(Truncation error),地转风假定下原始小扰动的虚假发展等等),都不是预报的对象,因此必须用种种平滑化过程设法除去.     

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。     

数值化云图在降水预报中的应用

1988年初,我台引进了由中央气象台和厦门市气象台联合研制的卫星云图自动、实时、数字化处理显示系统。该系统建立在PC—AT型微机上,接收操作实现自动控制,具有实时接收显示、多项目检索、显示单幅全貌图、多幅图动画、热带气旋定位、图像放大、把图像信息转换成数字资料等多种功能。在3年来的使用过程中,我们注意进行了该系统在降水预报中的应用研究,现将一些初步结果加以介绍。     

广州区域数值预报模式并行化计算

采用消息传递方式 (MPI) 对最近发展的广州区域数值预报模式进行了并行化计算研究。根据模式的结构和计算过程特点, 模式适合采用水平分区方案进行并行计算处理。在曙光3000并行计算机上分别采用一维和二维分区并行方案实现了模式的并行化计算, 并对模式的并行效率、并行加速比和并行通讯时间百分比等做了测试。对测试结果的分析表明:采用8个CPU时, 两种方案都能在1 h内完成72 h的预报, 一维分区方案的并行效率则保持在90 %左右, 可以满足业务运行需要。当模式使用8个以上CPU时, 通讯时间迅速增加并超过了计算时间的50%, 模式并行效率明显下降。CPU相同时, 模式一维分区并行方案比二维分区并行方案并行效率高且实现起来简单。     

数值模式中的大气边界层参数化方案综述

大气边界层对下垫面和自由大气之间的热量、动量和物质交换以及全球辐射的收支平衡有着非常重要的作用,数值模式中对边界层的模拟需要通过参数化方案表现出来。综述了数值模式中常用的边界层参数化方案,从闭合框架以及边界层内的重要物理过程这两个方面对各类方案进行了总结,并讨论了边界层参数化方案的发展方向。     

一种飓风数值预报的初值化方法

本文使用具有Gallelean变换和详细动量、热量垂直输送通量描述的飓风动力方程组,由切向风速得到垂直运动场、加热场等,结果表明了垂直运动场和加热场具有明显的螺旋雨带特征,温度场有暖心结构及其位势高度场具有深低压特征,这些特征和实际观测结果相吻合。这个方法为飓风数值预报初始场提供了可行的方法。 用数值方法预报飓风的发生发展和路经及降水分布是飓风研究的一种主要方法。但是,对于数值预报飓风的初始场的确定仍是一个没有彻底解决的问题。在过去的初始场处理中,大致分几种,一种是初始场全部采用理想化的低压扰动,另一种则是用实际资料得到环境流场然后再加上一个理想化的     

数值模式中辐射参数化方案的对比试验

一个科化的长波辐射和甜美波辐射参数化方案，与郭岚一钱永甫原有辐参数化方案进行了对比，分析了它们对１００ｈＰａ，３００ｈＰａ、５００ｈＰａ、７００ｈＰａ及海平面气压场、高度场、温度场及辐射加热率计算结果的影响，发现，两者结果相当一致，高度场、温度场的相关系数都能达到０．９以上，短波辐射加热率的相关系也都在０．８－０．９之间，简化方案具有计算快捷，节约机时的优点，积分模式时间７２０小时，所需机时约比原     

数值预报模式及其产品的业务化应用

介绍了数值模式的业务运行和图形产品制作方法,结合实例对经常遇到的问题和解决办法进行了详细说明,为台站业务运行数值模式提供参考和建议。     

四川省冬季雾的数值模拟及能见度参数化

利用中尺度模式WRF对2009年冬季四川省入冬后最大的一次浓雾过程进行模拟,模拟结果表明,模式对雾区的模拟与实测结果基本一致,模拟的相对湿度也接近实况.利用成都双流机场的实测能见度和相对湿度资料分别用确定性和概率性方法获得能见度(Vis)和相对湿度(RH)的参数化方案,用模拟的相对湿度来估算能见度.研究结果表明,概率为5%的Vis-RH的参数化方案在浓雾过程中估算的能见度最为准确,可以为今后能见度的预报提供参考.     

中尺度数值模式中对流降水参数化方法述评

中尺度数值模式中对流降水参数化方法述评ＪｏｈｎＭｏｌｉｎａｒｉ；ＭｉｃｈａｅｌＤｕｄｅｋ（纽约州立大学大气科学系，奥尔巴尼）１引言在对流不稳定区，质量和湿静力能量的垂直输送不是由天气尺度环流而是由单个积云来完成的。数值模式中积云参数化的概念要求加进这...     

数值模式中长波辐射参数化方案的对比试验

应用一个简化的长波辐射参数方案，与郭晓岚－钱永甫模式原有长波辐射参数化方案进行了对比，分析了它们对１００ｈＰａ，３００ｈＰａ，５００ｈＰａ，７００ｈＰａ及地面的高度场、温度场、流场及气压场模拟结果的影响，发现不仅两者结果相当一致，而且与实测结果也符合很好。     

边界层参数化方案对暴雨数值模拟的影响

选取2003年7月4-5日南京暴雨个例，采用非静力中尺度模式MM5进行模拟，着重研究了不同边界层参数化方案对雨量中心强度、雨区分布的影响。结果表明：对于不同的边界层参数化方案，垂直速度场、水汽通量散度场、涡度场、水平风场的散度以及θse场都表现出不同的特征；合理边界层方案的引入对预报效果有明显的改进；结合边界层和自由大气的动力、热力结构进行了综合分析，给出了边界层作用与自由大气动力、热力结构的配置情况。说明这种配置对暴雨的形成是至关重要的。     

模式水平扩散参数化的数值分析与试验

为了研究整个对流层中水平扩散系数（Ｋｙ）随高度变化的参数化形式以及平流格式的数值扩攻对物质浓度分布的影响及二者对模式结果影响的相互关系,本文用“高分辨对流层物质交换模式”（ＥＭ３）对三咱不同ＫＹ参数化型能对行星边界层（ＰＢＬ）内受下垫面影响的高湍流ＰＢＬ以上整个对流层受水平风切变产生的切变湍流分层结构具有良好的描述能力;模式采用几乎无数值扩散二阶矩守恒的Ｐｒａｔｈｅｒ平流差分格式代替模式Ｓｍｏｌａ     

物理初值化在台风数值天气预报中的应用试验

根据P.R.Julian(1984)的物理初值化方法，利用有限区数值预报模式，针对台风系统的预报做了物理初值化试验。结果表明，物理初值化不但可以改善台风、低压和副高区域的初始流场形势以及初始降水率，而且可以改善台风强度的发展变化过程和路径的预报，是一种有效可行的方法。     

物理初值化与短时强对流降水数值模拟研究

ADAS(ARPS Data Assim ilation System)云综合分析采用的是一种物理初值化技术。本文以ARPS(Advanced Regional Pred iction System)云综合分析为基础,设计了一组非常规资料的应用试验,应用ARPS模式对一次典型的短时强降水个例进行了数值模拟研究。结果表明:(1)在ADAS云分析中引入雷达及卫星资料可对湿度场的水平、垂直结构有一定的调整,改善了与对流降水有重要关系的高湿区的分析;(2)引入雷达和卫星资料的云综合分析,可以明显改善强降水发生时间相对迟缓以及模拟前期降水量偏少和降水覆盖面积偏小的现象,使模拟降水场与实际观测较为接近;(3)物理初值化能有效提取非常规资料中的云微物理信息,提高了模式初值质量,从而明显改善模式对强对流降水系统的短时模拟效果。     

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.     

异构平台上数值天气预报系统业务化运行环境

该文阐述了在CRAY/VAX分布式系统和异构网络平台上建立数值天气预报系统业务化运行环境过程中遇到的困难和解决的方法,并指出目前业务运行环境中仍存在的一些问题。