构建PC-Cluster系统实现精细数值模式业务运行

介绍了应用微机等设备构建PC-Cluster硬件系统以及完全应用免费开放软件配置PC-Cluster软件系统的方法,并以MM5并行模式为例,概述了并行模式在PC-Cluster系统的调试、运行技术。通过试验分析了PC-Cluster系统的性能后认为,PC-Cluster是一般用户高性能运算很好的解决方案,对提高我国数值预报业务和科研水平有重要意义。     

如何在LINUX下并行运行数值模式

针对运行数值模式的目的，着重介绍Linux系统的安装、编译和并行环境的建立，以及相关软件的编译安装。所用软件都可以通过Internet网获得，十分适合基层台站建立并行计算机系统，解决计算机资源和实际业务发展的矛盾，为精细化预报提供基础，同时也适合科学研究。     

台风路径数值预报模式的并行化及路径预报误差分析

国家气象中心台风路径数值预报模式经过串行优化及程序并行, 成功地实现了在国产超级计算机神威上的并行运算, 并可满足业务时效要求。基于并行程序及神威机计算平台的台风路径数值预报业务系统于2002年6月30日投入实时运行, 其初估场与侧边界条件从T106L19模式产品升级为T213L31模式产品 (称为基于T213台风预报系统, 原串行系统称为基于T106台风预报系统)。通过对2002年夏秋季台风路径的检验, 总体来看, 基于T213台风预报系统48 h内的平均路径预报误差小于基于T106台风预报系统的路径预报误差。对西行及西北行登陆的台风, 基于T106台风预报系统的48 h预报好于基于T213台风预报系统的预报。对于转向台风而言, 转向后的预报, 基于T213台风预报系统的预报要好于基于T106台风预报系统的预报, 有效地减小了基于T106台风预报系统对转向台风路径预报的系统性误差:即台风转向后预报路径较实况路径偏西。     

沈阳区域气象中心中尺度数值预报业务系统的改进与拓展

介绍了改进后的沈阳区域气象中心中尺度数值预报业务系统的产品和运行情况。沈阳区域气象中心中尺度数值预报业务系统于1997年投入业务运行，目前已从最初的仅提供降水预报产品，发展到能提供降水预报、热带气旋路径预报、空气污染气象条件预报、人工增雨服务指导产品和城市环境气象业务预报所需的基本气象要素预报等多种业务所需的预报产品。业务系统每日两次自动运行，预报产品直接进入MICAPS、Vis5d、Grads绘图系统，进行图形显示，并直接进入区域气象中心局域网上的中尺度数值预报网页。目前，本系统的预报产品已经成为预报员每日必看的参考工具，经沈阳中心气象台评定，2002年汛期对辽宁省降水预报准确率已超过日本东亚模式。     

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。     

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。     

北京气象中心有限区业务预报模式的检验

预报检验是数值预报业务系统中不可缺少的重要一环。检验结果不仅客观、定量地反映了数值预报产品的水平,同时也为数值预报模式的进一步改进,提供可靠的依据。1984年6月北京气象中心正式建立了有限区模式的检验系统。形势场的检验,主要参考了北半球模式的业务检验方法。降水检验,     

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。     

基于最新全球集合预报系统的可预报性评估

为了提供有价值且可靠的概率(或者不确定性)预报,最新的全球集合预报系统已在美国国家环境预报中心日常业务运行,以满足社会需求。通过对各个关键要素的概率预报统计检验,可为广大用户提供这些概率预报的信心指数。但是预报(或集合预报)能力不仅取决于我们使用的预测要素,而且与时间和空间分辨率,极端事件或者高影响天气,以及预报时效有关。以大尺度天气系统预报为例,通常选择北半球500 hPa位势高度距平相关指数或概率指数表征模式的预报能力。如参照北半球500 hPa位势高度的距平相关指数(60%AC)或概率预报技巧指数(25%CRPSS),美国全球集合预报系统能够提供大约10 d的技巧预报。从全球集合预报系统输出的各预报要素,满足不同时空尺度需求的角度进行讨论,其可预报性(或预报极限)能够为模式研发人员、一线预报员和用户提供参考。尤其是对大气可预报性的深入研究,对于从科学与技术角度全面提升数值预报系统水平非常重要。当能够确定可预报性(或是预报误差)的真实来源时,科学家(包括模式研发人员)就能够有针对性地修改与完善。将传统的可预报性研究与改进的能够更客观地表述预报不确定性的集合预报相结合,所得可预报性将提供另一种有价值的参考。可预报性研究总体表明,全球集合预报系统对行星波、大尺度和天气尺度的系统(或者过程)可能分别具备约15、12、10 d的预报能力。对于热带天气过程的预报,如果进一步改善模式偏差和物理参数化过程,其MJO(Madden-Julian Oscillation)预报技巧可以延长至32.5 d。     

长江上游流域数值预报产品误差分析与订正系统的设计与实现

为满足长江上游流域梯级水利枢纽的运行生产对精细化气象服务的需求,设计研发了长江上游流域数值预报产品误差分析与订正系统。该系统实现了长江上游流域内T639、欧洲、日本等数值模式预报产品及实况的实时收集处理和误差统计对比分析,提供了降水和数值预报天气形势场的自动客观订正产品,同时通过图形化界面的预报产品主观订正平台,实现了长江上游降水预报产品的制作输出以及各类误差分析数据的统计查询、对比显示,为综合有效的利用多种预报产品开展流域高质量、精细化的预报业务提供了支撑。该系统已在三峡梯调通信中心投入业务运行,运行情况表明该系统运行稳定、操作方便,具有较好的订正效果,在流域强降水天气过程的预报服务中发挥了重要作用。     

数值模式评估系统MET及其初步应用

MET(Model Evaluation Tools)是美国国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)数值预报发展试验中心(Developmental Testbed Center,DTC)最新研发的数值预报检验、评估系统,其主要目的不仅在于为模式开发人员提供模式性能的测试工具,而且方便最终用户通过MET来判别模式的预报能力,进而获得预报相应的预报指标。MET系统提供了丰富的站点、格点数据接口程序,它的核心组件集成了模式经典方法评估检验,高分辨率模式诊断分析,集合预报、概率预报、台风路径等多种最先进的模式检验评估算法。为了方便用户使用,MET系统还提供基于R语言的多种绘图脚本。在对MET系统简要阐述的基础上,给出了基于MET系统的面向对象或基于目标的MODE(Method for Object-Based Diagnostic Evaluation)方法、邻域法的具体降水检验个例,为使用MET系统进行模式检验、评估提供参考。     

北京地区中尺度非静力数值预报系统的开发与实时预报应用

国家气象中心与北京市气象局联合开发并将于1999年底建成“北京地区中尺度数值天气预报业务系统”。作为开发的第一阶段,以PSU/NCAR的MM5非静力中尺度模式为基础,在国家气象中心IBM/SP2机并行运算环境下与国家气象中心资料源连接并应用北京地区加密地面观测资料,初步建成了“北京地区中尺度数值天气预报试验系统”（以下简称BJ-MM5V.1）。模式设计为垂直23层,水平分辨率分别为45和15km的两重双向嵌套网格。在IBM/SP2计算机上用24个节点作36 h预报所需机时为2 h 20 min,满足实时业务预报需要。该系统于1997年夏季进行了实时运行试验,可提供北京地区每小时降水量预报每3 h多种气象要素预报,预报产品在北京市气象局试用。结果表明,系统有较强的稳定性和实用性,对降水时空分布的预报效果较好。     

AREM模式预报体系对2010年5月我国南方连续暴雨过程预报效果评估

对AREM模式预报体系各成员2010年5月我国南方连续性暴雨过程的预报效果和预报特点进行了详细分析。结果表明:AREM模式预报体系各成员对此次过程的预报效果较好,且各具优势:业务模式对主雨带位置、范围有较好的预报效果;快速更新循环预报系统具有提供短时临近预报的优势;集合预报系统的降水集合平均和概率预报的有机结合能够为主雨带及其降水中心的预报提供较有价值的参考依据。     

温州中尺度数值模式区域实时预报系统及其应用

主要介绍了温州中尺度数值模式区域实时预报系统运行的硬件、软件平台以及与MICAPS平台的结合。两年多的业务运行表明，该系统具有较强的短期天气预报能力，一般降水预报准确率较高，单站的气象要素预报质量较好，0216号台风的实时预报便是业务运行中的成功一例。文中给出了预报的台风降水量、高度场、涡度场、台风中心位置等，结果分析表明，温州中尺度数值模式区域实时预报系统对台风系统有较强的预报能力，提前48小时的预报结果与实况相当接近，具有很高的参考价值，可以为政府防台抗台工作的部署提供合理依据，使我们的气象公众服务迈上了一个新的台阶。     

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。     

中尺度数值预报模式指导产品质量检验

用传统的天气分析预报技术实现审时、定点、定量(简称“三定”)天气预报是有一定困难的，靠分辨率较低的数值预报模式实现天气预报的“三定”必须通过对其产品的释用。黑龙江省中尺度数值模式业务系统投入业务运行为全省气象台站的指导预报制作提供了新的手段。在该系统中包括模式产品直接     

上海区域气象中心业务数值预报新系统及其运行结果初步分析

根据上海市气象局计算机资源配置情况，以NCAR-PSU/MM4为模式框架，国家气象中心数值预报产品为依托，建立了上海区域气象中心业务数值预报新系统，更新原五层模式套网格业务系统。根据有无进入区域的热带气旋而分别执行热带气旋模式或有限域模式。近一年的运行表明，计算稳定，有较好的预报效果，同时增加了预报产品，可提供华东地区25个主要城市每6小时一次的地面要素预报，供区域内省台调用。     

广西人工影响天气模式预报系统

在国家气象中心自主研发的双参数云降水方案与GRAPES中尺度数值模式耦合建立的人工影响天气条件判别的模式预报系统基础上,进行本地化改进建立广西人工影响天气模式预报系统.该系统能够提供广西及其附近区域多种云物理量24小时的预报产品,为人影作业预警指挥提供重要的参考依据.     

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…     

荆江航运气象灾害预报预警系统

荆江航运气象灾害预报预警系统投入运行该系统由荆州市气象局和荆州海事局联合开发,整合了共享船舶自动识别系统(Automatic identification system,简称AIS)、水域闭路电视监控系统(Closed-circuit television,简称CCTV)、海巡艇CCTV、气象雷达、精细化网格预报、预警信息发布等多个平台及系统,通过将航运信息与气象监测预警信息实时叠加,能面向具体船只提供精准及时的气象灾害预报预警服务。细网格预报叠加层提供各气象要素的中短期精细化网格预报,集合了各类数值预报模式,预报产品时间分辨率为3 h,空间分辨率为5 km,能实现定点、定时、定量的气象预报。