气象科技管理信息系统

气象科技管理信息系统

当前位置:首页 / 科研动态 / 正文阅读

首个行业专项“AREM中尺度数值预报模式资料同化及关键物理过程技术研究”顺利通过验收

发布者:   来源:   发布时间:2011/5/26 10:15:20   标签:   浏览次数:10253

中国气象报记者 陆铭  通讯员 林春泽 李俊 报道   近日,我国气象部门首个公益性行业(气象)科研专项《AREM中尺度数值预报模式资料同化及关键物理过程技术研究》通过了中国气象局科技与气候变化司组织的专家组验收,验收专家组一致认为该项目全面完成了任务书规定的各项研究任务,科研成果已经在业务中发挥作用,同意通过验收。

  项目负责人之一、中国气象局武汉暴雨研究所数值预报研究室主任李俊告诉记者,AREM模式是我国第一个具有自主知识产权的中尺度暴雨模式系统,经过10多年的不断改进,目前在国内外气象、水文、环境和军事等部门较广泛地运用,取得了较好的防灾减灾和军事效益。该项目经过对资料同化、物理过程、区域集合预报等关键技术的攻关研究,在基本理论和多项技术方法上有创新,形成了4套可投入业务应用的系统成果。

  

   LAPS解决多源资料快速融合难题

  项目研究的第一个重要成果,就是实现了LAPS系统在我国的本地化移植,并将武汉暴雨研究所自主研发的降水资料的一维变分同化系统与LAPS系统进行耦合,建立了具有自主开发模块的、我国第一个能融合包括降水、雷达、卫星、GPS、自动气象站等多途径探测资料的中尺度气象分析系统,解决了多途径探测资料在同一数值平台上直接应用的科学难题,为预报员捕捉局地中小尺度系统、了解天气系统发展演变提供了强大科技支撑。

  这一成果2008年起被推广到中国气象科学研究院、国家卫星气象中心、总参大气所、空军气象中心、上海台风研究所、广州热带气象研究所和湖北、湖南等10多个省气象台,实现业务化运行,提高了局地中小尺度气象资料的应用效率,特别在第十一届全运会、上海世博会、青海玉树抗震救灾的气象保障服务中发挥出良好的社会经济效益。

  记者了解到,LAPS系统在四川与青海推广时,解决了SC波段和C波段雷达资料在系统中的融合技术,使我国雷达网内各类资料在LAPS系统中融合已无技术障碍。目前在武汉暴雨所业务运行的LAPS系统,融合了30多部雷达资料及卫星、GPS、自动气象站等资料,实现大范围雷达资料的综合应用。LAPS系统在湖北、湖南、河南等地业务化运行后,有效提高中尺度灾害性天气预报、预警能力和精细化预报水平,已成为武汉中心气象台中尺度业务示范平台的重要组成部分。

  

  建立AREM-RUC快速循环预报系统

  将多源探测资料应用于数值模式,是目前研究热点的问题。本项目以LAPS系统和AREM模式为平台,成功运行了云分析模块,实现了模式的热启动,建立了3小时更新快速分析循环预报系统。它不仅实现了多普勒雷达、加密自动气象站等局地中尺度资料在模式中的应用,同时缩短了模式SPIN-UP时间,提高了模式短时临近的预报能力。

  该系统2009年5月下旬投入业务试运行,很快发挥出良好效益。AREM-RUC系统增强了区域强降水的预报能力,特别对我国西南地区东部及长江中下游至淮河流域的降水预报,尤其是暴雨、大暴雨、特大暴雨的预报能力有较大提高,局地强降水过程预报的改进效果更加突出。

  2009年6月17-18日,湖北宜昌、荆州等地出现强降水天气,宜昌所属当阳市平均每小时降水近120毫米,AREM-RUC系统提前10小时做出预报,结果显示降水落区、落时、强度均与实况均有较好对应。此后的6月29-30日,鄂西南—江汉平原—鄂东北—安徽中南部普降大到特大暴雨,24小时降水量接近300毫米,AREM-RUC再次成功预报,雨带范围、强降水落区和量级都与实况接近。在2010年7月湖北连续7场强降水预报过程中,AREM-RUC同样发挥出了重要作用。

  

  改进AREM模式物理方案

  模式框架与物理方案是数值模式的核心技术,项目组一直致力于针对我国地理气候特点引进和发展模式物理过程。在项目研究中,采取自主发展与消化吸收相结合的方式发展AREM模式的物理过程,通过自主发展暖云方案和复杂的混合相冷云方案,明显提高了模式云和降水预报效果,通过引入国际先进的BATS和CLM陆面过程方案,使模式陆面过程描述精细化,显著提高了暴雨预报能力。此外,本项目的一个研究亮点是在引入国际主流的MYJ边界层方案的基础上,用观测分析,改进了该方案中的边界层地表湿度计算,改善了模式对我国西南地区的降水预报。

  

  实现区域数值预报向集合预报的新跨越

  该项目实施中,始终坚持通过科技创新促进科研成果向业务转化,提升科研对业务的支撑能力。自主设计了AREM模式的侧边界扰动方案,部分解决了区域集合预报侧边界扰动处理的难题,缓解了侧边界对集合预报的影响与制约,实现了区域数值预报向集合预报的新跨越。

  李俊介绍到,AREM-EPS系统可提供未来天气演变的多种可能性,使预报员得到比单一确定性预报更多的预报信息。AREM-EPS系统的业务能力提升主要表现在零到24小时预报时段的各降水量级集合平均优于控制预报,暴雨以下量级预报随预报时效延长优势更明显。合理利用多种集合预报产品对天气过程进行综合分析,对于提高天气预报特别是灾害性天气预报准确率,提升政府科学决策能力有着极其重要的意义。

  2009年6月28日至7月2日,长江中下游爆发连续性暴雨。6月28日入梅首日,湖北区域性强降水爆发,AREM-EPS系统准确预报了大范围强降水天气。次日,AREM-EPS系统又准确预报出雨带东移走向,集合概率预报给出的暴雨大概率与实况基本一致。

  

  HSP-4DVAR创新基本理论和技术方法

  随着我国探测系统建设的不断加强,如何充分利用高时空、高密度的观测数据提高数值预报准确率,资料同化技术起着至关重要的核心作用。

  李俊坦言,国际上较为先进的4DVAR技术,其计算量巨大,建立伴随模式繁复,只有欧美少数国家级预报中心中在业务应用。项目研究中新发展的HSP-4DVAR系统,因为不需要伴随技术,因而具有易用和通用的特点,其同化性能与经典4DVar相当,但计算时间只需经典4DVar的二十分之一。 专家认为,HSP-4DVAR创新了资料同化的基本理论和技术方法,有利于4DVAR在业务预报中推广应用,尤其可以应用到我国常规业务数值天气预报,为提升我国数值预报水平打下了坚实基础。

设为首页 | 加为收藏 | 网站介绍 | 联系我们
版权所有:中国气象局  网站维护:中国气象局气象干部培训学院
业务咨询:010-68406632 技术支持:010-68406578/68409227
地址:北京市海淀区中关村南大街46号 邮编:100081 EMAIL:kjgl@cma.gov.cn 京ICP备 15008089号-2
访问次数[52943726] 当前在线[0]