中尺度业务数值预报试验模式系统原理和应用（一）系统概述、模式方程组及数值处理

根据业务预报试验的要求、资料来源的特点及计算机条件，以引进的ＰＳＵ／ＮＣＡＲ中尺度模式系统的开发、修改为基础，配套开发研制了一系列辅助子系统，在ＶＡＸ小型计算机上形成了一套完整的“中尺度业务数值预报试验模式系统”，并进行了初步试验。本文是该模式系统的原理和应用试验结果。

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。

南海海浪业务化数值预报系统检验

为检验南海海浪业务化数值预报系统的预报效果,利用2010年和2011年3—11月的观测资料,通过计算预报值和观测值的绝对误差、相对误差等统计参数和线性回归分析对南海海浪业务化数值预报系统进行检验。统计结果显示有效波高和平均周期的预报误差24 h<48 h<72 h,有效波高的24 h、48 h、72 h预报平均绝对误差小于0.5 m,平均周期的24 h、48 h、72 h预报平均绝对误差小于0.8 s;预报误差有明显的季节变化,10月和11月的预报误差显著小于其它各月;回归分析结果显示预报值与观测值存在中度高度线性相关关系,随着预报时效的增长相关度逐渐递减,预报值较观测值偏大。总体来说,该系统的预报误差在可接受的范围之内,满足业务化预报的要求,但与欧洲气象中心等发达国家的预报系统比较来看,该系统还存在较大差距。

CAPPS在国家气象中心多城市污染指数数值预报业务系统中的应用

国家气象中心在中国气象科学研究院CAPPS系统的基础上 ,建立了多城市污染指数数值预报业务系统 ,同时预报 47个重点城市的SO2 、NO2 和PM1 0的日均污染指数。从 2 0 0 1年 6月 2 1日至 7月 1 7日的试验预报表明 ,总体预报准确率和与监测值的相关都在 6 0 %以上 ,与各城市气象局、环境保护局联合发布的综合预报准确率和与监测值的相关比较接近。说明CAPPS用于国家气象中心多城市污染指数数值预报业务系统 。

数值预报业务系统移动监控平台的设计与实现

针对目前数值预报业务系统缺少移动终端监控的问题,设计并实现数值预报业务系统移动监控平台。该平台使用消息中间件技术实时获取业务系统运行状态,采用剪枝算法提高数据处理效率。开发适合移动终端的Web网站,方便运维人员通过手机等移动设备实时获取业务系统的运行情况。通过存储出错任务列表,提供对历史异常状态的查看。基于微信公众平台企业号的消息推送接口,开发报警推送功能,能够实时发送业务系统运行出错信息。该平台针对移动互联网和移动终端进行优化,同时使用单向数据流和强制使用HTTPS协议等技术,提高整个平台的安全性。该平台已在数值预报中心业务运维值班中实际应用,取得良好效果。

沈阳中心气象台研制成有限区域短期数值预报业务系统

由沈阳中心气象台研制的有限区域短期数值预报业务系统日前通过有关专家的技术鉴定。专家们认为,该项成果达到国内同类研究的先进水平,在系统的完整化及业务化能力方面居国内领先水平。 该项研究在引进MM4中尺度数值预报模式的基础上。

WRF与MM5对2007年3月初强冷空气数值预报结果的对比分析

本文应用MM5模式和WRF模式,对2007年3月3～4日发生在中国渤黄海海域的强冷空气和黄海气旋发生过程的数值预报结果进行了比较分析。该过程产生的大风引发了我国渤黄海沿岸部分地区38年不遇的特大温带风暴潮。分析结果表明,WRF模式和MM5模式都成功地预报了这次强冷空气和黄海气旋共同作用产生的大风过程,与MM5模式对比,WRF模式更好地预报了引起这次大风过程的主要天气系统的位置和移动路径。

基于B/S结构的区域数值预报产品查询系统

数值天气预报已成为现代天气预报业务的基础和天气预报业务发展的主流方向。吉林省气象局数值预报业务系统自运行以来,每日提供大量的数值预报产品,供全省预报人员和科研人员参考使用。本文简要介绍了吉林省气象局数值预报业务系统,论述了基于B/S结构的数值预报产品查询系统建立的方法与技术,简述了系统的功能。

BJ-RUC系统对北京夏季边界层的预报性能评估

以北京市观象台2010年8月、2011年8月每日3次(08:00,14:00,20:00,北京时,下同)L波段探空秒间隔数据为实况,对BJ-RUC系统(rapid updated cycle system for the Beijing area)分析和预报边界层性能进行了初步评估。结果表明:BJ-RUC系统对北京地区夏季白天边界层的细致特征具有较好的预报能力,但也存在明显的系统性误差。08:00边界层偏冷;14:00和20:00 1 km以下的边界层则显著偏暖,边界层内明显偏湿。整体上模式对边界层内温度、湿度的预报误差均高于自由大气。该系统对北京地区边界层内早晨(08:00)从夜间山风向白天谷风环流过渡、午后(14:00)到日落后(20:00)1500 m以下盛行西南偏南气流的日变化特征具有较强的预报能力。系统预报的14:00边界层顶高度与评估时段内实际对流边界层高度的变化趋势一致。但预报的对流边界层顶偏高,这与BJ-RUC系统采用YSU边界层参数化方案的垂直混合更强有关。

从“75·8”到“21·7”的思考

2021年7月17日至22日,河南及周边地区出现极端暴雨过程;1975年8月4日至8日,河南及周边地区也发生了特大暴雨洪涝灾害。同一地区历经两次特大暴雨,但两次极端降水过程的预报服务和应急处理等方面却明显不同。组织天气预报业务中相关领域的专家进行研讨,各抒己见,求同存异,从两次极端降水过程的预报服务和影响分析中提出:“75·8”特大暴雨预报和服务欠佳的教训,促使气象部门在暴雨研究、建立数值预报业务系统和大气监测网的建设等方面付出了巨大的努力。“21·7”极端暴雨的成功预报和服务,正是这种努力的必然结果。1978年国家气象中心开始研发亚欧区域短期数值预报模式,20世纪90年代初,建立了我国全球中期天气预报业务系统和有限区域短期数值预报业务系统。2001年以后,中国气象局组织建立了数值预报创新基地,并自主开发建立了新一代多尺度通用的同化与数值预报系统。正是全球中期预报模式,提前5天预报出了“21·7”暴雨过程,区域中尺度模式较好地预报出“21·7”极端暴雨的量级和落区。“21·7”极端暴雨预报服务的成功经验表明,数值预报和预报员的智慧在极端暴雨预报中的作用至关重要,延伸期预报、中期预报特别是5天以内的预报、短时临近预报及有针对性的动态风险评估,是当前预报服务工作的重点。

京津冀强降水日变化的多模式预报偏差及成因分析

突发性强降水的精准预报对京津冀大城市群防灾减灾意义非凡.现行业务数值模式的强降水预报存在哪些普遍问题和怎样的偏差特征?可能的物理原因是什么?文章将强降水事件分为强天气系统强迫和弱天气系统强迫两类情况,聚焦京津冀地区开展强降水过程的精细化预报偏差分析,以期为预报订正的方向和幅度提供量化指导,提升强降水预报准确率.研究显示:高频次和低强度降水偏差是模式预报的普遍问题.高频次降水偏差主要出现在午后山区,高分辨率中尺度模式相对全球模式可较好提升午后强降水预报,但夜间强降水预报存在明显偏差.强天气系统强迫类型强降水的频次和强度空间分布与地形具有显著关联,随模式分辨率提升预报可获得较大改进;弱天气系统强迫类型强降水的预报能力显著降低,高分辨率全球模式和区域中尺度模式对其日内传播预报均存在显著偏差,其原因是模式对局地热力环流描述存在缺陷,对边界层动力描述亦有不足.基于上述偏差分析,降水频次偏差和强强迫类型强降水预报偏差是以与地形高度相关的系统性偏差为主,可通过提升模式分辨率或客观订正改进;而弱强迫类型降水预报偏差属于强非线性偏差,其物理认知和预报改进均具有很大挑战.

风霜雪雨 机助人断

国家气象中心承担着全国范围的天气预报、数值天气预报、气候资料加工处理和国内国际气象通信等重要业务,这些业务的开展都与计算机有着密切的关系。现在,国家气象中心在计算机系统、网络和办公自动化建设上有了长足的进展,今年投资6亿元用于信息化建设。

长时间序列格点数据管理平台的设计与实践

随着数值模式时空分辨率的提升,数据量急剧增加,长序列数据很难直接通过文件拷贝或者网络传输方式为用户提供数据服务。为此,笔者设计实现了一种分布式管理平台,该平台根据用户定制的数据需求,运用预报要素、空间范围、时间尺度等约束条件,抽取或根据区域参数裁剪指定气象要素,生成精简数据进行用户服务。该平台集成了搜索引擎、格点数据解码、内存数据库技术以及分布式框架,实现跨操作系统的统一接口调用和数据快速获取,有效解决用户访问长时间序列历史资料的难题。实验测试显示,该平台在格点数据管理规模和访问效率方面均表现出色。特别是在北京2022年冬季奥运会和冬残奥会气象保障服务中,该平台发挥了重要作用,展现了其实际应用的价值和潜力。