GOS下集合预报网格工作流程系统设计

为解决集合预报因扰动产生的多样本模式预报计算量巨大问题,充分利用分布异地的网络高性能资源,基于国家网格操作系统(GOS),在门户中间件Gridshpere之上设计并实现了一种适合于集合预报应用系统的网格工作流系统.该系统实现了包括应用程序的服务封装功能,应用服务执行的节点资源动态绑定功能,应用服务之间的数据/控制相关管理功能、重启容错功能、流程监控功能等,已成功应用到集合预报应用网格门户系统,实践证明系统切实可行.     

中国气象应用网格

中国气象应用网格是国家“十五”863重大专项“高性能计算机及其核心软件”资助完成的课题。文章分析了中国气象应用网格的研究背景和主要作用，给出了项目取得的主要成果和系统的总体设计。     

全球有限区数值预报模式动力框架的试验验证

全球有限区通用数值预报模式是21世纪数值预报模式的发展趋势, 为此“十五”期间中国气象局发展了一个GRAPES(global/regional assimilation and prediction system)全球有限区多尺度非静力数值预报模式. 为了验证GRAPES模式方案设计的科学性、程序编写的正确性, 针对模式的特点设计了一套完整的理想试验方案来对GRAPES动力模式的性能进行检验, 包括用于检验中尺度模式的密度流和三维地形波试验; 用于检验近极地半拉格朗日上游点和极区离散方案正确性的越极地气流试验等. 密度流试验显示模式框架对精细尺度的非线性流及其瞬变特征有较强的模拟能力; 三维地形波试验说明GRAPES模式动力框架能够较好地模拟气流过山时重力内波的水平与垂直传播. 而越极地气流试验验证了模式对极地半拉格朗日上游点及近极地的离散处理是正确的. 实际个例试验表明, GRAPES全球模式对影响中国夏季的大尺度环流形势有较好的预报能力.     

GRAPES 奇异向量研究及其在暴雨集合预报中的应用

为了产生好的集合预报初始扰动, 并能够用有限的集合样本来模拟大气概率密度函数在相空间中的时间演变, 把奇异向量法引入非静力 GRAPES 中尺度模式中, 研究了 GRAPES 奇异向量的基础性问题和基于奇异 向量构造集合样本的方法。对2008 年7 月的一次西南涡移动带来的暴雨过程进行 GRAPES SVs 求解, 并进行集合预报试验。结果表明: 前 27 个 GRAPES SVs 反映了分析误差的主要信息; 要素的集合平均的均方根误差比控制预报具有更好的预报技巧, 且它们的集合离散度随时间逐渐增加, 反映了预报误差的主要信息; 从降水 Brier 评分和 ROC 技巧上可以看出该集合预报具有好的概率预报技巧, 能为暴雨预报提供一定的指导作用。     

气象中尺度集合预报应用网格研究进展

网格技术的发展为高分辨率数值天气预报系统的运行提供了可全面共享的计算资源和可协同工作的开发环境。针对集合预报系统计算量大、数据量大的特点,课题利用网格技术开发了一个基于网格技术的气象中尺度集合数值预报网格应用系统MAGEP（Meteorological Application Grid formesoscale Ensemble Prediction）。该系统聚合了分散在不同地域的行业内部和中国国家网格在内的计算资源、数据资源、软件资源和研究资源,为集合预报系统的运行提供了计算资源和数据存储能力的支持。     

GRAPES新一代全球/区域多尺度统一数值预报模式总体设计研究

新一代全球/区域多尺度统一的同化与数值预报系统(global/regional assimilation and prediction system, 缩写为GRAPES)已在中国气象局研究建立. 该系统的核心技术包括: 资料变分同化; 半隐式-半拉格朗日差分方案和全可压/非静力平衡动力框架; 可自由组合的、优化的物理过程参数化方案; 全球、区域一体化的同化与预报系统; 标准化、模块化、并行化的同化与模式程序. 针对GRAPES系统的正确性、有效性, 已经进行了一系列的标准测试和应用模拟试验, 包括常规资料分析应用、雷达和卫星非常规资料直接分析应用试验. 该系统已在国家级、区域级气象业务中心运行, 在实际气象业务中发挥了重要应用. 本文重点介绍数值预报模式, 包括总体设计思路与策略、多尺度统一动力模式构建、物理过程参数化方案组合优化、模式程序结构设计等; 同时, 还通过介绍GRAPES模式的模拟试验和实际应用结果等, 展示多尺度统一模式的可行性和科学性、实际应用的能力和水平.     

GRAPES全球非静力模式研究进展

随着高性能计算机的快速发展,世界上发达国家业务中心全球模式的分辨率大幅度提高,世界气象组织提供的数据表明,未来三年全球业务模式的分辨率将达到25kM。目前的谱模式大多采用静力平衡近似,但静力平衡仅在垂直与水平尺度之比较小时成立,当模式分辨率小于10kM时,静力近似则变得有问题了。随着高性能计算机的发展,     

气象非静力中尺度模式的发展趋势

在传统的原始方程动力模式框架设计中,大多数预报模式都采用静力平衡近似。静力近似在垂直尺度与水平尺度的比例较小时是成立的。国外的一些研究表明,当水平尺度达到10km或更小的运动变得重要时,静力假定就变得有问题了,通常认为静力原始方程对细的中尺度模拟是不适合的。当模式水平格距小于5km时,非静力平衡动力过程作用将是显著的、不可忽略的。