GRAPES紫外线(UV)数值预报

应用GRAPES(Global/Regional Assi milation PrEdiction System)模式中的Goddard短波辐射方案,创建了紫外线数值预报系统(GRAPES-UV)。介绍了Goddard短波辐射方案,给出了GRAPES-UV系统的运行和个例分析。研究结果表明,紫外线指数(UVI)除了与纬度、地形和日变化有关外,还与云的分布以及天气形势密切相关,GRAPES模式中云的微物理方案对UV预报有较大的影响,UVI在晴空和对流云降水地区的强烈反差是UVI的重要特征。在个例试验中应用了臭氧总量预报模式,通过T213模式为化学输送模式提供气象背景,利用卫星资料同化技术建立臭氧的初始场,预报大气臭氧总量。应用国际上通常采用的临界成功指数(CSI)对2007年夏季北京和上海UV预报进行统计检验。北京和上海24 h紫外线强度等级为强和很强的CSI分别为0.625和0.780,接近同样方法的美国检验结果0.677。该系统从2006年3月起在中国气象局大气成分观测与服务中心的业务系统中正常运行,并在大气成分中心网站上发布UVI和紫外线强度等级预报,并提醒公众采取合适的方法保护自身免受UV的过度辐射。

新一代数值预报模式GRAPES的并行计算方案设计与实现

GRAPES(global and regional assimilation and prediction system)是由中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室自主研究开发的中国新一代数值天气预报系统,其目标是科研/业务通用.为了实现这一目标,结合高性能计算机的体系结构设计并实现模式的并行计算是必不可少的.作为核心开发技术之一,GRAPES系统设计并实现了模式的并行计算方案,包括中尺度有限区模式的并行计算和全球模式并行计算.GRAPES模式并行计算版本在IBM-Cluster1600上的测试表明,GRAPES模式的并行计算程序正确、稳定、有效,为其业务化之路奠定了基础,同时也为系统未来的可持续开发、优化创造了条件.

GRAPES模式对2008年两次强降水过程的数值预报检验

利用GRAPES_meso中尺度模式和三维资料变分同化系统,以国家气象中心T213L31全球模式预报结果作为第一猜场,在对我国南方地区的探空、地面站、自动气象站和13部雷达观测径向风进行同化的基础上,对2008年6月中旬造成南方多个省份大暴雨的一次冷锋过程和7月底在福建登陆的8号(凤凰)台风的数值预报结果进行了热力和动力检验,并对模式预报降水和降水系统的结构进行了分析,总结了冷锋系统中对流降水产生的有利条件和维持机制、以及台风登陆后的结构演变,发现这次冷锋具有较强的斜压性和锋区对流不稳定性,热力动力结构与梅雨锋类似。台风"凤凰"登陆后减弱为热带低气压,虽然受地面摩擦影响和水汽供应的减少而导致螺旋云系减弱,但热力结构依然清晰,暖心结构被削弱,呈现高层偏暖和低层偏冷、抑制对流发展的热力结构。通过分析,初步验证了GRAPES_meso模式对这两个个例强对流降水系统的刻画能力,但仍然有必要进行更多更细地检验。

AMDAR资料质量分析及对GRAPES系统同化和预报影响

为了研究AMDAR(Aircraft Meteorological Data Relay)资料对GRAPES(Global Regional Assimilation and Prediction System)系统的影响,针对从国家气象信息中心实时库检索的业务AMDAR资料,分析了该资料的偏差和标准差等质量特性;利用GRAPES数值预报系统,做了两个月的同化预报循环试验。选取资料和试验的时间是2013年5月、6月,同化窗口6 h,预报时效7 d。结果表明,与背景场该资料的温度要素的平均偏差在0.2°C,标准差在2°C,风的平均偏差在0.2 m/s,标准差在3 m/s,偏差基本符合正态分布;AMDAR资料对同化和预报效果均有改善。

COSMIC资料在GRAPES全球三维变分同化系统的初步研究

利用COSMIC获得的GPS无线电掩星数据所反演得到的大气温湿度廓线资料,在GRAPES全球三维变分同化系统中做连续循环同化试验,研究了加入COSMIC资料后得到的GRAPES分析场及其5天中期预报是否有所改善。研究结果表明:通过加入COSMIC资料连续循环同化得到的分析场,相对原来没有加COSMIC资料连续同化出来的GRAPES分析场有明显改善,由此GRAPES全球模式全球5天中期预报水平有明显提高,其中加入没有稀疏化后COSMIC资料对南半球GRAPES分析场的改善以及GRAPES全球模式5天中期预报水平的提高都比较显著;加入稀疏化后的COSMIC资料对北半球GRAPES分析场的改善以及GRAPES全球模式5天中期预报水平的提高都有比较显著的效果。

GRAPES全球系统的研发进展

2007年7月始，中国气象科学研究院数值预报研究中心在“十五”攻关成果的基础上研发了运行稳定、结果合理的GRAPES全球预报系统1．0版本（简称GRAPES_GFS1．0）。2009年3月，该系统通过了中国气象局预测减灾司组织的准业务化运行专家评审，已批准投入准业务运行。这是我国完全自主开发的全球预报系统，标志着我周全球数值预报迈向了自主创新、可持续发展的道路。

我国数值预报系统能预报全球天气

中国气象局副局长矫梅燕近期宣布，由我国自行研制的GRAPES全球数值天气预报模式系统投入准业务运行、公布代码。经过专家评审，该系统在技术上已经与国际先进水平相当，标志着我国可以使用自己的数值预报系统进行全球尺度的天气预报。

加密探空资料在华南暴雨数值预报的应用试验

应用逐时同化预报系统CHAF进行加密探空资料同化试验,比较了同化加密探空资料与仅同化常规探空资料所得同化分析场和模式预报结果的差异。同化加密探空资料所得分析场水汽的均方根误差减小,水汽条件和大气环流形势与实况更接近。以加密同化探空资料所得分析场为模式初始场进行预报,雨区的分布和降水量级都较控制试验有改善。分析模式预报改善的原因,主要是大气水汽条件与环流模拟的改善以及二者之间很好的配合。

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°，

中国国家级新一代业务数值预报系统GRAPES的发展

数值预报是世界各国业务天气预报最重要的手段,是一个国家气象综合能力的集中体现.2000年,中国气象局在中国气象科学研究院组建了国家气象数值预报创新基地,建立和发展具有自主知识产权、面向21世纪的"新一代全球/区域多尺度通用同化与数值预报系统(GRAPES)".近年来,GRAPES取得了快速发展,自主研究建立了从模式到同化、有限区/全球一体化的研究与业务通用的数值预报系统.对GRAPES数值预报系统进行了简要评述,从模式系统整体设计方面说明GRAPES数值预报系统的先进性;从已经实现的多领域应用方面说明GRAPES数值预报系统的多种应用性;通过区域和全球GRAPES模式的回报试验结果,说明GRAPES数值预报系统在业务应用中的有效性.

两种初值方案对2008年中国汛期降水影响的数值试验

基于暴雨数值预报模式AREM,以2008年5月21日—7月30日为例,开展了以LAPS系统和GRAPES-3DVAR系统两种不同初值方案同化相同资料源(NCEP预报场、地面、探空资料)的AREM-LAPS和AREM-3DVAR试验,以探讨两种初值分析方案对降水模拟的影响。结果表明:(1)AREM-LAPS试验与AREM-3DVAR试验相比,各区域、各量级、各时效的降水预报在绝大多数情况下TS评分有较明显提高,特别是大雨、暴雨、大暴雨等强降水等级。(2)AREM-3DVAR试验可以大致模拟出与实况比较相近的平均降水量分布,但预报雨区范围偏小,强度偏弱;AREM-LAPS试验对此有较明显改善。(3)AREM-LAPS较AREM-3DVAR试验更好地模拟出了降水雨带的南北摆动及降水强度的变化。(4)AREM-LAPS试验较好地再现了我国西南地区东部、华南沿海、长江中下游-淮河流域及胶东半岛主要雨带区平均降水率逐日降水增强与减弱的过程,其强度也与实况大体相当;而AREM-3DVAR试验模拟的强度则明显偏弱,特别是我国西南地区东部。(5)对2008年夏季10余次典型降水过程的对比检验表明,AREM-LAPS对雨带范围、位置、强度的预报都好于AREM-3DVAR,特别是对于降水强度的改进尤为突出。

我国新一代数值预报系统GRAPES的改进与业务化应用

1 课题总目标 在“十五”科技攻关项目“中国气象数值预报系统技术创新研究”开发与建立的以直接同化卫星遥感资料为主的三维变分同化系统与全球中期数值预报模式的基础上，整合建立完整的、具有业务运行能力的全球中期／有限区同化预报系统，并投入实时业务运行。

基于GRAPES的综合临近预报系统（雨燕GRAPES-SWIFT）

在我国，台风、暴雨、雷雨大风、雷电、龙卷风、冰雹等灾害天气及其产生的次生自然灾害连年不断，近年来全球气候变暖的加剧，导致突发气象灾害发生更加频繁。本项目研究瞄准国家防灾减灾需求和气象灾害应急响应的需要，依托中尺度数值预报模式及其快速循环更新同化系统产品，融合新一代天气雷达、卫星、闪电定位仪、GPS／MET、风廓线雷达和自动气象站等探测资料信息，

气象应用的高性能计算机性能需求推算方法

气象应用是高性能计算的重要领域之一,随着数值预报模式的高速发展,中国气象局目前的高性能计算机系统已无法满足模式业务发展的需求,中国气象局依托"气候变化应对决策支撑工程"重点工程项目引进新一代高性能计算机系统用以支撑"十二五"期间的天气气候数值预报模式的发展,对新引进系统的建设规模估算成为必须解决的首要问题。文中主要基于数值预报模式的发展需求,根据数值预报模式各特征参数与高性能计算资源需求之间的变化关系,提出采用推算法对高性能计算机性能需求进行推算。根据该推算方法估算未来五年内中国气象局数值预报业务发展对高性能计算资源的需求量,解决了如何将应用需求转换成高性能计算机的能力需求。

中国气象应用网格

“中国气象应用网格”是国家863重大专项支持的一个应用网格项目，主要针对中国气象局计算资源及科研人员分散在全国各地，气象预报面向政府、社会和公众服务的特点，建立了连接中国气象局行业内部和国防科技大学等单位在内的跨地域网格平台；在该网格平台上建立全面支持我国新一代中尺度数值天气预报系统的协同攻关环境和基于GRAPES的中尺度有限区数值天气预报业务系统，实现了应用层面的互联互通、资源共享和协同工作，提高气象部门的资源利用率、业务预报和自动化水平。“中国气象应用网格”包括网格中尺度数值预报模式GRAPES、网格门户、网格计算、资源和服务共享平台、基于Ganglia的网格资源监控、数值天气预报控制界面、气象预报产品发布和可视化、源代码管理系统、网格用户注册与管理等系统。

新书架

《中国南方夏季强降水的大尺度过程》;《中国南方暴雨野外科学试验（SCHeREX）》;《GRAPES暴雨数值预报系统》

会场传真

气科院召开GRAPES数值预报模式系统发展研讨会 9月16日上午，气科院组织召开了GRAPES数值预报模式系统发展研讨会。研讨会由张人禾院长主持，