基于气象数值模式的风电功率预测系统

基于高分辨率中尺度气象模式,利用卡尔曼滤波订正技术和经验统计规律订正技术,通过动态加入实时观测资料对数值模式预报风速进行滚动订正,建立基于气象数值模式的风电功率预测系统,开展风电场未来72h风速及风电功率预测。利用该系统在上海崇明风电场进行为期两个月的预报试验,结果表明:数值模式预报风速与观测值之间的误差随着预报时效增长逐渐加大,并在不同时段模式的系统误差分布规律也有所差别,模式预报风速与误差之间有一定的统计关系。经过滚动订正预报模型订正后,预报发电量误差比模式本身预报发电量误差明显减小,风速及发电功率预报质量明显提高。

基于GIT的气象数值模式代码管理平台METCODE

随着气象数值模式的发展完善,已广泛应用于国家级和区域中心,研发力量地理上分散。支撑数值模式运行的高性能计算机系统呈现出异构众核的发展趋势,模式研发的学科交叉衍生性越发明显,分布式模式研发的高效协同共享成为一个亟待解决的问题。本文基于Git建立了一个代码管理协作共享平台METCODE,实现了气象数值模式的代码版本管理、集成协作共享与过程管理,方便地支持分布式团队的合作研发。平台已在气象数值模式的研发中成功应用,应用效益良好。

基于气象数值模式的输电线路覆冰重量估算研究

针对国内多数导线覆冰模型对输电线路长距离架设地域的代表性不足、覆冰勘测通过现场调查和气象台站资料的统计具有局限性的问题,提出一种基于中尺度气象数值模式WRF的覆冰重量估算模型。分别利用贵州省梅花山、威宁覆冰自动观测站2011年12月至2012年2月覆冰期间的冰重观测资料和WRF模式模拟的同期主要气象要素对估算模型进行拟合和独立估算试验。结果表明,所建模型冰重估算精度较高,具有一定的应用推广价值。

气象计算网格模式预报系统的建立与优化

为了在气象部门内跨地域共享使用MM5模式系统,基于建成的气象计算网格平台,成功地接入了MM5模式系统。根据用户预报需求,设计了参数化和业务运行方案,建立了华中区域MM5数值预报应用系统。完成模式系统部署运行后,通过使用网格平台的资源调度和工作流引擎等工具手段,优化了后处理运行流程。运行分析表明网格平台上MM5模式系统的运行效率显著提高。

高性能计算技术在气象领域的应用

高性能计算通过应用超级计算机与并行处理技术解决复杂的计算问题,是信息技术发展比较迅猛的领域之一。气象应用始终是高性能计算的重要领域,高性能计算技术有效地解决了高分辨率、高精度气象数值预报模式发展限制,在气象预报预测业务中发挥着核心支撑作用。数十年以来,由于数值天气模式研究和业务运行对计算资源的强烈需求,国内外气象领域高性能计算机及应用迅速发展起来。气象领域对高性能计算能力及系统的可靠性需求日益提升。高性能计算技术将与气象预报应用日益融合,相互影响促进,不断创新发展。为满足气象预报预测业务和科研工作需求,中国气象部门将进一步提升高性能计算能力,并致力于优化集约高性能计算系统布局,高效管理计算资源,发挥最大效益。

高性能计算技术在气象部门的应用

针对气象领域对超级计算能力的强劲需求,介绍了高性能计算技术概括与发展动态,分别从国外和国内两个角度分析了气象部门高性能计算技术应用情况和技术特点,指出高性能计算系统是中国气象信息系统的核心组成部分之一,并着重展望了中国气象部门高性能计算应用趋势,提出未来高性能计算技术将与气象预报应用将日益融合,不断创新发展。

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。

高性能计算系统性能评测方法及其应用

为满足国家级气象数值模式业务系统对高性能计算资源不断增长的需求,提供规模更大、性能更优的高性能计算支撑平台,在高性能计算系统引进工作中开展了基于气象数值模式应用的高性能计算系统性能评测技术研究。该文将行业标准与实际业务应用相结合,设计了高性能计算系统性能评测方案,建立了中国气象局气象行业高性能计算系统性能评测模型。共选取10个测试程序,分别对单节点性能、网络性能和加速比等8个指标进行了测试和量化评分,并对主要测试结果中具有代表性的气象要素场进行了物理意义合理性检查。评测结果表明:评测方案设计合理,评测模型研究取得较好效果,保障了高性能计算系统引进工作顺利完成。

风电机组叶片结冰对风电场发电量的影响研究

高海拔地区特殊的气候条件,对风电场前期投资决策和风电机组的正常运行带来很大的不确定性,增加了风电开发和运行风险。本文基于陕西某运行风电场,建立了一套风电机组叶片结冰对发电量的影响研究,内容包括如何求模拟数据与机组的关系、如何判断测风塔冰冻情况、如何分析风电机组冰冻情况,以及如何利用模拟数据估算长期电量损失。结果表明:①测风塔实测数据中,冰冻情况约占40天,其中风速和风向同时冰冻的情况较多;②2014-2016年,风机实际运行出现冰冻时间与测风塔冰冻时间基本一致,利用数值气象模式计算损失电量约15%;③利用WRF模拟数据得到判断冰冻时间的气象参数,本项目年冰冻时间平均约10%,约37.73天,平均损失电量约11%。

GNSS对流层延时映射函数影响分析比较研究

根据渤海湾三维气象场数据计算得到的映射函数值,比较了Marini连续映射函数、NMF和VMF1三类典型的映射函数在不同高度、不同方位产生的投影误差,以及对同一测站点位精度的影响。比较结果表明,在不同高度角下各函数的投影值之间出现微小差异;高度角越小,其相对误差越大。在5°高度角方向,VMF1模型相对误差最大仅为4%,得到的基线精度最高,解算基线后的NRMS为0.209 1周,明显优于NMF、Marini模型。考虑到水汽的时变特性,水汽分布的不均匀性是研究如何提高映射函数精度时不可忽略的关键因素。

ECMWF资料的边界层伸缩水汽加密算法

针对欧洲中期数值天气预报中心(ECMWF)数据在研究小区域气象时空间分辨率较低的问题,研究了基于边界层伸缩的空间水汽加密思想,建立了基于ECMWF的空间水汽、地表气压和地表温度的加密模型。该模型可依据加密区域DEM分辨率实现任意密度的加密结果。利用美国GPS-IPW示范网络中夏季连续两个月的GPS水汽观测值和地表实测气象数据进行了实验,结果表明,该模型结果较ECMWF原始数据,在空间水汽、地表气压和地表温度的精度上均有较大提高。