天津市中尺度数值预报业务系统的设计与实现

为适应省级中尺度数值预报业务的需要,设计实现了天津市中尺度数值预报业务系统。该系统由高性能计算机系统、中尺度数值预报模式以及业务运行流程组成的,其设计与实现涉及到高性能计算机系统的建设、中尺度数值预报模式的业务数据流转以及系统运行监控流程的设计等多个方面。高性能计算机系统的建设包括系统选型、功能设计和安装调试等部分,中尺度数值预报模式的业务数据流转以及系统运行监控流程的设计是整个系统业务化的关键。天津市中尺度数值预报业务系统通过工程建设和技术开发完成了奥运期间的气象预报服务任务,已投入业务化运行。     

四川气象高性能计算机及模式运行监控系统应用实践

为了保障西南区域数值预报业务模式的稳定运行,四川省气象局基于分布式监控技术,建设了四川气象高性能计算机及模式运行监控系统。该系统主要包含两个子系统:省局高性能计算机性能监视子系统以及SWC-WARMS数值预报模式自动化监视管理子系统。前者监视承载模式运行的高性能计算机,保证其为模式提供可靠计算环境;后者管理数值模式本身,两个子系统相辅相成,从模式计算环境到模式本身的业务运行都提供了有力技术支撑。     

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     

气象高性能计算应用服务环境适应性研究

为满足气象数值模式业务系统对高性能计算应用服务环境不断增长的需求,提供数值模式稳定、高效运行的应用平台,开展了气象高性能计算应用服务环境建设工作。对应用需求进行了深入分析,规划设计并初步实施了建设方案,主要包括系统与应用流程统一规划、模式软件应用框架构建等内容。为气象数值模式业务及科研工作的开展提供了有力的技术支撑和保障。     

东北区域业务模式预报产品检验评估系统的建立及应用

本文建立了东北区域业务模式预报产品检验评估系统,并对东北区域3 km业务模式系统与原东北区域9 km业务模式系统的降水预报效果进行了检验评估。东北区域业务模式预报产品检验评估系统每日自动运行,对降水、地面温度、形势场和台风预报产品进行检验,检验结果以文本和图形两种方式在东北区域气象中心局域网的中尺度数值预报网页上实时显示。同时,东北区域业务模式预报产品检验评估系统可以根据选取的具有代表性的降水个例,对更新改进后的业务模式与目前运行的业务模式预报产品检验结果进行对比评估。检验评估结果表明:新东北区域模式系统对大雨及以上量级降雨预报的改进效果明显,对冬季降雪和南来系统的预报效果也优于原业务模式,但空报率较高。随着数值模式水平分辨率的提高,增加了中小尺度地形信息特征,改进了大尺度降水的预报效果;数值模式垂直分辨率的提高,降水模拟易形成更多的虚假"数值风暴点",导致空报更多。     

中期数值预报模式T42L9及产品简介

中央气象台中期数值预报业务的模式在水平方向上的分辨率选择了波数为42的三角截断,垂直方向的分辨率选择了9层,简称 T42L9中期数值预报业务系统。该系统已于1989年10月在 M—360计算机上实现业务运行。目前又实现了在 Cyber962机上的全球同化和5天中期数值预报的业务运行,并已向全国发送该系统的各种分析和预     

集约化数值预报业务自动化管理系统可视化平台的设计与实现

自动化管理系统以全面、有效、便捷的管理监视数值预报业务为出发点,整合了国家局和各省级区域中心多种监视系统,在NMIC_SMS(管理监视调度系统)的基础上搭建统一运行监视平台,平台基于B/S架构设计多层框架模型,结合Java语言、JSP和Oracle关系数据库。实现对数值预报业务和高性能计算机系统的分级监视、运行状态统计查询及短信报警等功能。以数值预报中心、辽宁、四川区域中心多个数值预报业务模式和国家局高性能计算机系统作为实验系统,已完成综合测试,运行稳定。该平台的应用能够及时发现系统故障,缩短处理时间,从而保证数值预报业务系统的稳定运行。     

中尺度层状云系数值预报系统及其业务化应用试验

研制了中尺度静力平衡层状云系数值模式；针对人工影响天气业务特点，开发了模式预处理、后处理和产品服务系统；初步建立了一套可在业务中实时运行的中尺度层状云系数值预报业务系统。经过两年多的业务运行试验，结果表明：系统运行稳定，功能实用，对降水场和云场具有一定的预报能力；对小、中雨量级的稳定性降水预报准确率较高；模拟的云场同卫星、雷达实测云系有较好的一致性。可为人工影响天气作业决策及降水预报等实时业务提供帮助。     

T106 L19中期数值预报系统介绍

国家气象中心中期数值预报业务系统T106已于今年6月18日投入实时业务运行，并向全国广大台站分发各种指导产品。T106L19模式经1996年汛期在国家气象局准业务运行证明，其预报性能优于原T63L16模式，它不仅为全国提供更加准确、时效更长、内容更丰富的中期预报产品，而且又为有限区域细网络模式提供嵌套侧边界条件。这标志着我国数值天气预报及其产品应用水平又有了新的发展。T106L19模式的运用将促进实现天气预报业务的逐级指导，为建立新的天气预报业务技术体制和业务流程提供了强有力的技术手段。为推动我省数值预报产品的释用和指导预…     

基于SMS的GRAPES数值预报作业自动化系统

在深入剖析SMS （Supervisor Monitor Scheduler）技术架构的基础上,分析了GRAPES （Global and Regional Assimilation and Prediction Systesm）数值预报的特点,并对GRAPES传统运行技术和基于SMS技术的运行流程做了对比。运用SMS技术构建了客户端/服务器结构的GRAPES数值预报作业自动化系统,对GRAPES数值预报模式运行的流程做了详尽的划分,将功能类似GRAPES模式的模块组合在一起,在实施过程中将复杂的单一模块拆分成多个任务,把单个任务的功能简单化,以图形化界面直观的显示模式运行流程,实现了GRAPES预报模式作业流程的自动化,极大的提高GRAPES模式业务运行能力,保证模式运行的可靠性和时效性。     

GRAPES模式运行和质量初检

GRAPES(Global and Regional Assimilation and Prediction System)是中国气象科学研究院数值预报研究中心自主开发的新一代静力/非静力多尺度通用数值预报模式。黑龙江省气象部门现已完成对该模式的移植,实现每天两次自动定时运行,以中国国家气象中心全球数值模式预报结果T213为初始场和外嵌套环境场,进行48h的预报,供预报业务和服务使用。对预报结果的初步检验表明GRAPES模式软件框架的设计和实现适合多种计算条件移植和运行;预报结果对业务和服务有重要的指导意义。     

大型数值模式的移植与计算结果

简要介绍了Linux/pgf77 在科学计算中的优点, 并以国家气候中心的现行业务数值模式T63 为例, 说明大型数值模式移植到微机上运行时应注意的事项, 对比数值试验表明在微机上运行大型数值模式是可能的。移植成功的T63 微机版本适合科研工作, 可以减少我国气象科研工作者的重复工作, 对我国的计算机资源不足是一种有效的补偿。     

黑龙江省中尺度数值预报业务系统

黑龙江省气象台于2001年8月引进了MM5模式，并结合业务和服务的实际需要对其有关参数进行了确定，建立了黑龙江省中尺度数值预报业务系统。已经在黑龙江省气象台实时运行，并应用到短期预报的业务工作中。系统运行稳定，预报结果有一定的参考价值。     

十一运会WRF RUC系统应用及典型个例评估

第十一届全国运动会期间,山东省气象局引进了北京奥运气象科技成果"北京快速循环同化系统"(BJ-RUC),建立了山东区域的WRF-RUC系统,开发了十一运会精细化数值预报产品。文章介绍了该系统的业务运行方案和流程,并以十一运会开幕式保障服务过程为主,对WRF-RUC不同水平分辨率的站点预报结果、WRF-RUC模式场馆要素精细预报、模式不同起报时间的预报结果进行了检验评估,最后与山东省气象局业务运行的MM5、ARPS模式的预报结果进行了对比分析,评估结果对于预报员更好地使用数值模式产品具有很好的指导意义。     

北京市空气污染业务预报方法

对北京市气象局目前正在运行的空气污染业务预报方法进行较全面的介绍，其中包括以天气学方法为主的空气污染潜势预报，多元线性回归统计模式和基于大气污染平流扩散方程的数值模式3部分。由这3部分组成了污染预报的业务流程，该流程是在北京市气象局现有业务运行的中尺度数值预报模式（MM5）支持下建立的。2001年4月和5月在北京开展了试预报和正式预报，由于受北京春季沙尘天气的影响，预报准确率受到了一定的影响。     

一个中国沿岸台风风暴潮数值预报系统的建立与应用

依据三维斜压海洋环流模式POM建立了一个中国沿岸台风风暴潮数值预报业务系统.台风风场模型考虑了台风移动和周围环境风场的影响,采用了较合理的强风情况下的风应力计算公式,建立了稳定合理的模式海洋环流气候状态和模式边界条件.大量的数值模拟结果表明,该模式能较好地重现历史台风风暴增水过程,对近2年台风风暴潮个例的预报结果表明,该业务系统对台风风暴增水具有较好的预报能力,文章同时分析了模式存在的一些问题.该业务系统实现了从资料采集、模式运行到预报结果输出的全自动化,显示采用图片和MICAPS两种方式,后者与现有气象业务平台一致.     

数值预报产品与观测资料的对比检验

为了在我国数值预报业务系统中建立WMO执行委员会指出的标准检验程序以考查我国数值预报产品的质量,在原来业务检查工作的基础上增加了一项对照探空观测实况高度、温度和风资料来检查现行业务运行中的北半球原始方程模式(简称B模式)相应的产品,该工作进行一年多来的结果如下:一、资料使用1987年9月—1988年8月观测译码资料(B模式业务中DCD记带资料)和B模式1—3天预报的高度、温度和风等要素场资料。     

沙尘暴数值预报技术取得新进展

（1）中国气象科学研究院自主开发的沙尘暴预报系统CUACE／Dusl与天气预报模式GRAPES实现了在线双向耦合运行。目前中国气象局业务运行的沙尘暴数值预报系统CUACE／Dust中的气象模式是MM5,大气成分中心利用我院自主开发的中尺度气象模式GRAPEs—Meso替换了MM5,建立了GRAPES_CUACE／Dust沙尘暴数值预报系统。同时把模式分辨率提高到0．5～0．5°,     

全球最优插值客观分析

主要叙述国家气象中心实时运行的全球资料同化系统中的客观分析方案，该方案采用最优插值统计方法，使用所有可以使用的各种类型有不同误差的观测资料和模式的６ｈ预报值，给出数值形式的全球分析值。在两年的业务运行中，为Ｔ４２中期数值预报谱模式提供了较好的初始场。     

西南区域气象中心IBM 高性能计算机管理及应用

为了满足西南区域气象中心数值模式对高性能计算资源的需求,四川省气象局建设了IBM Flex P460高性能计算机系统,该系统为西南区域气象中心数值预报系统的业务运行和研发提供了稳定可靠的高性能计算和存储资源,同时带动区域中心其他省份的计算能力和资料共享质的飞跃。本文首先介绍了系统架构和管理方法,然后将系统扩容过程进行了详细分析,最后介绍了业务模式应用情况。