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基本问题、历史及展望
(2b) Model Physics Parameterization（物理参数化）
Condensation phenomena（冷凝现象） Solar radiation（太阳辐射） Long-wave radiation（长波辐射） Orographic effects（地形效应） Land-atmosphere interactions（陆-气相互作用） Ocean-atmosphere interactions（海-气相互作用） Turbulent transfer of momentum and heat（湍流输运）.
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(2c) Model Discretion
Modelling Global Climate
15°W 60°N
Vertical exchange between layers of momentum, heat and moisture
3.75°
2.5°
基本问题、历史及展望
Horizontal exchange between columns of momentum, heat and moisture
• 2000年以来,在科技部“十五”国家重点科
技攻关和“973”国家重大基础研究项目经
费支持下,中国气象局组织中国科学家自主
研究开发的多尺度通用数值天气预报系统
。
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基本问题、历史及展望
三份重要文件
1.中国气象局《气象科技创新体系建设指导 意见（2014-2020年）》2014.10.30
2.中国气象局《国家气象科技创新工程（ 2014—2020年）实施方案》2014.10.30
SP-2 神威-1
CRAY-C92 IBM-SP 神威-1 神威-1
DEC-ALPHA IBM-SP IBM-SP IBM-SP
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基本问题、历史及展望
主要数值天气预报业务体系 各系统的侧重功能
模式
预报的主要侧重点
T639L60
预报1-10天内全球大尺度环流的演变、大范围降水的
发生发展等，如高空槽脊、副热带高压，地面高、低 气压和冷、暖锋面，大范围雨带等
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Vertical exchange between layers of momentum, heat and salts by diffusion, convection and upwelling
Vertical exchange between layers by diffusion and advection
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基本问题、历史及展望
1.1 Basic Concepts of NWP
(1) What is Numerical Weather Prediction?
Numerical forecasts are generated by running computer models of the atmosphere that can simulate the evolution of the atmosphere over the next few hours or few days.
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基本问题、历史及展望
Vilhelm Bjerknes 威廉 皮叶克尼斯
• Born: 14 March 1862 in Christiania (now Oslo), Norway
• Died: 9 April 1951 in Oslo, Norway
• 挪威学派的创始人
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基本问题、历史及展望
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基本问题、历史及展望
教育部、中国气象局《关于加强气象人 才培养工作的指导意见》2015.2.3
一、优化气象相关专业和人才结构。办 好大气科学、应用气象学、大气物理与大气 环境等学科专业，加强数值天气预报、大气 探测、公共气象服务、气象防灾减灾等方向 的人才培养。
支持行业特色高校统筹招生计划增量与存 量，适度扩大大气科学类专业本科生和研究 生招生规模。
• 气象教育历久弥新 • 学科建设与人才培养面临挑战：
天气预报、数值模拟、大气化学、地球 观测、人工影响天气等方面仍有不足
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基本问题、历史及展望 1.1 Basic Concepts of NWP
(1) What is Numerical Weather Prediction? (2) What are the main components of NWP?
• 我国数值模式的资料同化能力很低！
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基本问题、历史及展望
GRAPES
• 中国气象局新一代数值天气预报系统的英 文名字为“GRAPES(Global／Regional
Assimilation and Prediction System)”—— 全球区域同化预报系统,简称“GRAPES”系 统。
基本问题、历史及展望
数值天气预报基本问题、 及展望
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基本问题、历史及展望
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Outline
0. 国内现状 1. Basic Concepts of NWP（基本问题） 2. Brief History of NWP（发展历程） 3. Operation of NWP and The Future
NWP is an initial-value problem(初值问题). The initial conditions are provided by analysis of weather observations and data assimilation.
The skill of NWP forecasts depends on accuracy of the model and the initial conditions.
分析） Accurate methods of Data Assimilation（资料同化方法）
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基本问题、历史及展望 1.2 Brief History of NWP an overview of the milestones in numerical forecasting
In 1904, the Norwegian hydrodynamist V. Bjerknes suggested that:
Vilhelm Bjerknes
挪威气象学家、物理学家、近代天气 学和大气动力学主要创始人之一，气象学 挪威学派的创始人。
1897年提出著名的环流理论（环流定 理），这是将物理学引入大气运动研究的 开端。
1904年用力学和物理学的观点，制订 了研究天气预报问题的计划。
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基本问题、历史及展望
一个重要事件
• 2015.4.20：教育部、中国气象局成立“中 国气象人才培养联盟”
• 气象领域高等院校（气象类学院）、科研 院所、企业以及国家级气象业务单位、省 （自治区、直辖市）气象局均可申请加入 联盟。
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基本问题、历史及展望
宇如聪：解读（2015.4.23）
The weather could be quantitatively predicted by applying the complete set of hydrodynamic and thermodynamic equations to carefully analyzed initial atmospheric states.
11.25°E Biblioteka 7.5°NOrography, vegetation and surface characteristics included at surface on each grid box
Hadley Centre for Climate Prediction and Research
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3.教育部、中国气象局《关于加强气象人才 培养工作的指导意见》2015.2.3
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基本问题、历史及展望
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基本问题、历史及展望
• 中国气象局：2014.10.30
• 《气象科技创新体系建设指导意见（2014-2020年）》《 国家气象科技创新工程（2014—2020年）实施方案》
明确的三个任务： 1.高分辨率资料同化与数值天气模式 2.气象资料质量控制及多源数据融合与再分析 3.次季节至季节气候预测和气候系统模式
conditions（从初始场开始，沿时间方向积分）. In the early NWP experiments, hand interpolations of the observations to grid
points were performed（手工插值-主观分析）. The need for an automatic “objective analysis” quickly became apparent.（客观
GRAPES-Meso 对中国区域的降水进行短期（60小时以内）预报，
如降水发生区域、降水强度、降水出现时段等
台风模式 专门针对发生在西太平洋-我国沿海的台风，进行其 中心位置、移动路径的中短期（96小时内）预报
中期T213 集合预报
对未来1-10天，特别是第5-10天期间、全球大尺度环
流和大范围降水发展演变的可能性（即概率）进行预
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基本问题、历史及展望
数值预报的应用日益广泛：
中、短期天气预报 气候数值模拟、气候预测和气候变化 中小尺度数值模拟
天气预报时间分类
0-2小时 临近预报 2-12小时 甚短期预报 12-48小时 短期预报 3-10天 中期预报 10天以上 长期预报