氣象預報預測業(yè)務現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢

氣象預報預測業(yè)務現(xiàn)狀、開展趨勢張弘、曲麗瑋1開展現(xiàn)狀低分辨率、有限視野的間歇常規(guī)觀測遙感信息與常規(guī)觀測相結合的高分辨率、多方位連續(xù)監(jiān)測傳統(tǒng)的天氣氣候理論、數(shù)理統(tǒng)計與預報員經(jīng)驗的半經(jīng)驗半理論的定性方法

數(shù)值天氣預報為根底、人機交互處理系統(tǒng)為平臺綜合多種方法預報方式：從大氣表象演變逐漸向深入考慮大氣運動的內(nèi)在規(guī)律轉(zhuǎn)變預報效勞對象：傳統(tǒng)的天氣預報領域向環(huán)境領域拓展轉(zhuǎn)變EvolutionofNumericalModelsHITACS810K72.570.475.183.370.488.389.173.10GSM(T213L40)83.388.3RSM(20kmL36)83.3RSM(20kmL40)84.188.3MSM(10kmL40)92.3JSM(30kmL23)HITACM200HHITACHIS3800HITACHISR8000E11982.31996.32001.31987.12IBM7041959.31967.4HITAC88001973.8HITAC5020FN-Hem.BalanceBarotropic(381km)NHBalance(381kmL3)NHPrimitive;NHM(381kmL4)NHM(381kmL8)NHSpectral(T42L12)GlobalSpectral;GSM(T63L16)GSM(T106L21)GSM(T213L30)RegionalSpectralASM(75kmL16)FLM(127kmL12)FLM(127kmL10)AsiaFineMesh;FLM(152.4kmL6)VFM(63.5kmL13)JSM(40kmL19)AsiaQuasiGeostrophic(304.8kmL4)VeryFineMesh;VFM(63.5kmL11)ECMWF的EPS的降水概率預報的Brier技巧評分?！瞐〕冷季〔11月-3月〕；〔b〕暖季〔5-9月〕。基于51個成員的TL159L31集合預報系統(tǒng)1997-1999在美國的預報結果。對于冷季，除了日降水超過50mm/d的概率預報沒有技巧外，日降水超過20mm/d的降水概率預報直到第6天都具有技巧，而日降水超過10mm/d和1mm/d的降水概率預報直到10天都具有技巧。對于暖季，超過1mm/d的的降水概率預報直到9天都具有技巧；超過10mm/d的降水概率預報的技巧只維持到1天半，而超過20mm/d和50mm/d的概率預報完全沒有技巧。ScoresofNHMvsMSM〔June15～June30〕需求推動天氣預報的內(nèi)容、時效和產(chǎn)品的開展新技術的引入,推動了天氣預報前進從天氣學描述方式向考慮大氣內(nèi)在規(guī)律方式轉(zhuǎn)變效勞及時到位是彌補預報欠準和發(fā)揮天氣預報效益的有效方法預報人員素質(zhì)的提高,促進了天氣預報開展。2存在的主要問題大氣探測技術方面的差距數(shù)值預報方面的差距加強對中尺度系統(tǒng)及其形成機理的深入研究;加速中尺度系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)的建設;加強臨近預報和短時預報;充分利用已有的雷達圖像及其拼圖;加強聯(lián)防和信息共享,優(yōu)勢互補

大氣的非線性、混沌特征——-未來有不確定性和不可預測性

天氣預報的中心問題是：已知大氣狀態(tài)在一個時刻的觀測值來解一般形式的流體動力學方程。原則上大氣在將來任何時刻的狀態(tài)是由大氣在一個時刻的狀態(tài)決定的。1904,V.Bjerknes天氣的可預報性理論氣象大氣運動必有耗散，現(xiàn)有動能維持不超過十天；能源：太陽輻射，第一類熱機、第二類熱機。

氣象學是一門困難的科學，它深為相互作用的物理過程及固有的非線性的純數(shù)學復雜性所窘.P.D.Thompson大氣運動的混沌性與可預報性觀測實況X預報（過去和現(xiàn)在的）（未來某時刻）YY＝F（X）X＋εδY＋δ可預報時段同一時段不同氣象場的特征有不同的可預報性

長、中、短預報逐步訂正優(yōu)先攻可預報性大的ABA、B在哪里？〔1〕混沌與不確定性你看到什么？妻子、岳母？女士、紳士？980710商洛3站暴雨〔丹鳳113.6〕910728關中東部13站暴雨〔西安110.7〕010818陜北10站暴雨〔榆林113.6〕860709關中西部18站暴雨〔永壽80.1〕幾例天氣圖預報天氣現(xiàn)象呈現(xiàn)自相似的分型結構〔2〕各種尺度系統(tǒng)

需要一大批既有豐富氣象知識、又熟練掌握計算機的人缺乏信息的困難信息太多的困惑計算機是處理信息的手段技術裝備眾多信息預報準確率提高時效延長？各地氣象臺（站）結合當?shù)貙嶋H開展廣泛的研究過去和現(xiàn)在的實況未來的狀況數(shù)值預報產(chǎn)品局地的天氣數(shù)值天氣預報的成功可預報性問題(E.Lorenz的偶然發(fā)現(xiàn))從確定論出發(fā)走向了不確定確定論系統(tǒng)的內(nèi)在隨機性混沌非線性動力學（實質(zhì)是混沌動力學）〔3〕數(shù)值預報與預報員經(jīng)驗傳統(tǒng)的數(shù)值預報：是大氣運動控制方程的初值問題，即用表現(xiàn)流體運動物理規(guī)律的方程系統(tǒng)〔氣象的動力學和熱力學根本方程〕，從初值出發(fā)反復進行時間的數(shù)值積分，求出所預報時刻的預報值。兩個重要環(huán)節(jié)：數(shù)學模式，初值初值+模式==確定性問題問題：有誤差，永遠不可能獲得準確的預報結果初值誤差+模式誤差+大氣非線性混沌特性結果具有不確定性。數(shù)值預報產(chǎn)品的兩類誤差〔1〕分析誤差：基于不完善的觀測系統(tǒng)根底，資料同化分析場與真實大氣之間存在著差異導致了模式計算的誤差〔2〕模式誤差：模式的分辨率不夠精細、物理過程參數(shù)化不夠完善〔一些假定或簡化〕，很難描述真實大氣特征而造成誤差要完全克服上述兩類誤差是十分困難的，只有通過開展數(shù)值預報產(chǎn)品的釋用技術來提高數(shù)值預報的使用水平。3天氣預報未來開展趨勢天氣預報向全時空精細化方向開展單一的天氣預報領域向更廣的領域拓展挖掘數(shù)值預報的潛力,中西產(chǎn)品結合、揚長避短對數(shù)值預報產(chǎn)品進行“無縫隙〞應用以研究總結為支撐積累新型預報經(jīng)驗數(shù)值預報是現(xiàn)代天氣預報的根底，在實際業(yè)務中發(fā)揮著重要的作用數(shù)值預報的成功是天氣預報領域的一次重大變革，極大促進了預報準確率的提高數(shù)值預報還在開展中，要完全克服其誤差是相當困難的，要辯證地看待它的過去、現(xiàn)在與未來在未來相當長的時間，有經(jīng)驗的預報員在以數(shù)值預報為根底的時代仍是不可替代的數(shù)值預報地位、作用現(xiàn)代氣象業(yè)務體系結構——公共氣象效勞業(yè)務包括氣象災害防御管理、面向政府的決策氣象效勞、面向社會的公眾氣象效勞和面向行業(yè)的專業(yè)專項氣象效勞，涉及到防災減災、氣候變化應對、生態(tài)文明建設、國民經(jīng)濟建設、人民生活水平提高等方面。——氣象預報預測業(yè)務主要由以數(shù)值模式業(yè)務為根底的天氣、氣候、氣候變化、應用氣象〔包括海洋、水文、交通、航運、生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象、大氣環(huán)境、空間天氣、人工影響天氣〕等監(jiān)測分析、預報、預測、預估、預警業(yè)務及相應的質(zhì)量檢驗，以及評定業(yè)務、技術平臺和業(yè)務流程等組成?！C合氣象觀測和信息業(yè)務包括地面觀測和地基遙感系統(tǒng)、以氣球和飛機等為觀測平臺的空基遙感系統(tǒng)、以低軌和高軌衛(wèi)星為觀測平臺的天基遙感系統(tǒng)。其主要業(yè)務平臺是國家氣候觀象臺、國家氣象觀測站、區(qū)域氣象觀測站和衛(wèi)星觀測系統(tǒng)以及移動觀測系統(tǒng)。由數(shù)據(jù)收集及分發(fā)、信息加工處理、數(shù)據(jù)管理與共享效勞等組成的氣象信息業(yè)務，以及由運行監(jiān)控、維護維修、計量檢定等組成的技術裝備保障業(yè)務，也是綜合氣象觀測系統(tǒng)不可或缺的組成局部。努力實現(xiàn)氣象事業(yè)開展目標用三年左右時間，初步建立根本滿足國家需求、結構完善、布局合理、功能齊備、具有世界先進水平的現(xiàn)代氣象業(yè)務體系?，F(xiàn)代氣象業(yè)務體系加快開展公共氣象效勞業(yè)務大力開展氣象預報預測業(yè)務科學開展綜合氣象觀測業(yè)務4如何提高預報準確率及效勞能力切實把天氣預報工作放在氣象工作的重中之重的位置不斷推進氣象現(xiàn)代化加強根底能力建設加強管理充分發(fā)揮根底設施效能充分發(fā)揮預報員的主觀能動性建設一支高素質(zhì)天氣預報專家隊伍從局地的特殊性總結入手從失敗的例子入手

從找毛病入手

從存在的問題入手充分運用現(xiàn)代化設施、資料加快預報員成長步伐〔1〕加快數(shù)值模式業(yè)務開展——切實提高數(shù)值天氣預報水平。優(yōu)化改進數(shù)值天氣預報系統(tǒng)業(yè)務運行。開展集合預報業(yè)務?！⒑屯晟茖I(yè)數(shù)值模式預報業(yè)務。——改進完善短期氣候預測動力模式系統(tǒng)?！鷮嵶龊脷夂蛳到y(tǒng)模式研發(fā)工作。——開展城市尺度精細化空氣質(zhì)量數(shù)值預報預警業(yè)務?！?〕改進完善天氣業(yè)務——加快建立災害天氣臨近短時預報預警業(yè)務?！υ鰪姙暮π蕴鞖饩氼A報能力，建立城市氣象災害預警預報業(yè)務?！_展要素精細化預報，延長預報時效。加強中尺度模式產(chǎn)品釋用技術研發(fā)與應用。系統(tǒng)開展檢驗和評估業(yè)務。——加強重要天氣過程預報技術總結。開發(fā)符合預報員需求的工具和指標?！?〕開展氣候業(yè)務——加強氣候監(jiān)測診斷業(yè)務?！倪M和完善氣候預測業(yè)務，努力提高氣候預測準確率。開展專項氣候預測。加強氣候預測產(chǎn)品檢驗。——建立健全定量化氣候影響評價業(yè)務?！訌姎夂蝾A測技術總結分析和業(yè)務指導工作?！?〕建立氣候變化業(yè)務

——加強氣候變化檢測工作?！岣邭夂蜃兓A估水平。——加強氣候變化影響評估工作?！夂蜃兓m應減緩對策綜合分析業(yè)務。〔5〕開展應用氣象業(yè)務——開展生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象