中国气象数值预报技术创新研究

科技部2001年11月正式下发文件（国科发计字[2001]481号）,将此项目列入“十五”国家重点科技攻关计划,并委托中国气象局组织实施。项目启动新闻发布会12月29日在中国气象局隆重举行。 主要目标:于可预见的时期内（21世纪初叶）,在具有高性能巨型计算机能力和可获得高时空分辨率气象观测资料条件下,充分吸收国内外的研究新成果,自主开发建立起中国新一代气象数值预报体系。     

"中国气象数值预报系统技术创新研究"业务化试验

由于一部分成果已经可以进行业务化试验,为了促进科研成果及时转化为业务能力,同时也为了通过业务试验来促进科研成果的进一步优化,并帮助业务部门应用最新科技成果,项目及时组织阶段成果的业务试验.一方面项目研发人员与国家气象中心联合组织成果业务试验小组,并在各区域数值预报中心建立了多个业务试验基地,另一方面又及时召开阶段成果的推广应用会.目前项目开发的变分同化系统已建立了国家级的并行试验系统,并在广州、辽宁等区域气象中心实现了实时运行试验,这些试验的结果又及时反馈给课题研究开发组,对研究开发成果的进一步优化提供了线索与依据.     

MM5在上海区域气象中心数值预报中的改进和应用

以国家气象中心数值预报产品为依托, 根据上海区域气象中心计算机资源配置情况, 用NCAR-PSU/MM5V2作为动力框架, 确定了侧边界嵌套方案、积云参数化方案和边界层参数化方案, 研制了资料分析同化方法和预报结果后处理方法及产品显示软件, 建立了上海区域气象中心第五代数值预报业务系统, 可提供华东地区138个城市每3 h一次的地面要素预报.半年多准业务运行表明, 预报效果较好, 对区域内气象台站的业务预报有良好的参考价值.     

中国气象数值预报系统技术创新研究

项目启动以来,经过课题组成员一年半卓有成效的努力工作,各课题都按照项目专家组批准的年度计划,顺利开展了研究工作.     

在数值预报中应用卫星反演资料的质量控制研究

资料变分同化作为提高数值预报准确率的有效手段之一，受到了越来越多的关注。如何将分辨率较高的卫星资料应用到数值预报中，弥补常规观测网时空分辨率的不足，成为数值天气预报的重要课题。以1996年6月28-29日发生在江淮流域的暴雨过程为例，依据其中尺度场和能量场特征，分别以低云量、急流、湿静力能为标准设计了三套质量控制方案。将质量控制后的反演湿度场变分同化并应用到中尺度MM5模式中，结果表明：经质量控制后，可以明显地改善降水区域及降水量的预报；对降水预报，特别是强降水天气过程的预报，该质量控制方案具有普遍意义。     

中国气象数值预报技术创新研究

国家科技部2005年12月30日在北京组织召开了“十五”国家重点科技攻关计划“中国气象数值预报技术创新研究”项目验收会议，由11名名专家组成的专家组同意该项目通过验收并给予了高度评价。标志着项目圆满完成国家“十五”攻关项目“中国气象数值预报技术创新研究”的各项研发任务。     

新一代气象数值预报模式系统研究开发取得丰硕成果

新一代气象数值预报模式系统(GRAPES)的研究开发取得丰硕成果，几项核心的研究均已取得突破：     

第三次WRF-GRAPES同化预报模式发展联合学术研讨会暨FSL访问报告

中美双边新一代数值预报模式GRAPES-WRF发展联合学术研讨会(以下简称“GRAPES-WRF联合学术会”)是中国气象局(CMA)与美国大学联盟(UCAR)签订的双边科技合作计划的重要内容之一。2002年5月7～12日在美国．Boulder举行了第一次WRF-GRAPES联合学术会，2003年3月31日至4月3日在中国北京举行了第二次GRAPES-WRF联合学术会，     

成都区域气象中心数值天气预报工作20年综述

本文对成都区域中心开展数值预报工作历程作了一个简要回顾.四川开展数值天气预报工作起步早,且从未间断.数值预报工作从无到有,经历了4个阶段,最终迎来了新的发展阶段.本文最后指出,在西南地区复杂地形条件下开展区域数值天气预报是一个科学难题,有待数值预报工作者为之而努力.     

中国气象数值预报系统技术创新研究

2003年12月26日，中国科技部农村与社会发展司在北京主持召开了“十五”国家重点科技攻关计划“中国气象数值预报技术创新研究”项目阶段验收及后续滚动可行性论证会。验收专家委员会一致同意通过验收，提出以下验收意见：     

国家气象中心业务数值预报发展的回顾与展望

本文回顾了国家气象中心建立数值预报业务以来,国家级业务数值预报系统,主要是中、短期预报系统的发展历程,评估了目前业务数值预报的预报水平和基本特点,简述了我国业务数值预报发展的不同阶段取得的主要进展。通过对目前我国业务数值预报发展中存在的问题和不足的分析,讨论下一步的工作重点,并对未来的发展做初步展望。     

GRAPES非静力数值预报模式的三维变分资料同化系统的发展

为了减少分析变量与模式状态变量之间的插值误差,改善业务预报模式的初值质量,在GRAPES等压面三维变分资料同化系统的基础上,研究发展了针对GRAPES区域模式的非静力模式变量三维变分资料同化系统(GRAPES m3DVAR).该资料同化系统的垂直坐标及其分析变量的水平分布格式、垂直跳点方案与GRAPES预报模式保持完全一致.由于垂直坐标的变化和非静力关系,m3DVAR分析系统中设计了求解动力学约束方程的新方案.通过有效的高精度数学方案,避免了地形追随坐标下平衡方程的非线性项造成的复杂计算,有效解决了非静力平衡条件下求解平衡方程中非线性项的切线性方程和伴随方程引起的困难.重新构造各种观测算子,并考虑了质量场和风场之间的平衡约束关系、背景误差协方差结构,实现对探空、地面资料、船舶报等常规观测的同化.理想单点试验和实际资料的多变量资料同化分析结果表明,非静力模式变量三维变分资料同化系统能够正确地描写多变量之间的相互作用以及物理约束关系,分析结果合理,能够有效减少原等压面三维变分资料同化系统的分析与模式变量之间需要相互插值、变换产生的误差,在一定程度上提高了分析场质量,对预报模式的初值具有一定改善.     

“中国气象数值预报技术创新研究”项目公开发布成果获得强烈反响

中国气象局预测减灾司和科技发展司于2004年3月15日在中国气象局联合举办了“十五”国家科技攻关计划“中国气象数值预报系统技术创新研究”(GRAPES)阶段成果发布会。中国气象局局长秦大河在会上称赞能取得这样的成绩令人振奋,这不仅仅是中国气象局数值预报创新基地的光荣和骄做, 也是中国气象工作者的骄傲。有关业务和研究单位的代表对GRAPES模式的引进与试用表示了极大兴趣,表示要在本单位业务和研究巾试用GRAPES模式。从成果发布至今,全国近50家单位与我中心签     

数值预报AI气象大模型国际发展动态研究

数值预报是研究地球系统的重要工具,有助于加深科学家对大气、海洋、气候和环境等复杂系统之间相互作用和变化过程的理解,在防灾减灾、气候变化和环境治理等方面发挥着不可或缺的作用。随着模式复杂度和分辨率的提高,传统数值模式在气候变化研究和气候预测方面取得了迅速的进展,但也面临一些挑战,需要得到数据同化、集合耦合、高性能计算和不确定性分析等多方面的支持。而近年来,“AI+气象”的交叉研究在气象领域引起了广泛关注。基于多种深度学习架构的人工智能大模型,依托强大的计算资源和海量的数据进行训练,能够以新的科学范式进行高效数值预报。气象大模型不断涌现,一些科技公司如华为、英伟达、DeepMind、谷歌、微软等,以及国内外高校如清华大学、复旦大学、密歇根大学、莱斯大学等发布了多个涵盖临近预报、短时预报、中期预报和延伸期预报等不同领域的气象大模型。这标志着人工智能与气象领域的交叉融合已经达到新的高度。尽管气象大模型在现阶段取得了较大突破,但其发展仍然面临弱可解释性、泛化能力不足、极端事件预报强度偏低、智能预报结果过平滑、深度学习框架能力需要拓展等诸多挑战。     

云迹风资料同化对暴雨预报影响的数值模拟

文中运用MM5对 1998年 6月 13～ 14日长江中下游一次暴雨强降水进行了数值模拟及云迹风资料同化试验研究。结果表明 ,云迹风资料同化能有效地改善高空风场质量 ,修正控制试验中模式高空风场对中纬度高空西风急流前沿西风强度的描述 ,使得模拟的暴雨强度与实际降水分布更加接近。分析认为在暴雨预报业务和科研中 ,云迹风资料的使用可有效地改善高空风场分布 ,对提高降水预报质量是一个有效途径 ,值得进一步尝试     

气象数值预报产品使用的博弈分析

数值预报在天气预报中的地位越来越重要,发展本国的数值预报产品是我们国家长期发展的需要,本文应用现代微观经济理论对数值预报产品的使用进行分析。通过分析我们得出,当前的激励措施不能提高本国数值预报产品的使用率,建议对消费者进行细分,将商业气象与公共气象分离。     

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。     

兰州区域气象中心暴雨增强数值预报业务系统

兰州区域气象中心暴雨增强数值预报业务系统包括资料处理，质量控制、客观分析、模式预报、图形处理及显示、评分检验和作业流程控制等。由于业务系统采用了先进的并行计算技术，同时对模式结构和部分物理过程进行了改进，使模式的分辨率得到了大幅度的提高。