气象预报预测业务现状、发展趋势

（5）发展应用气象业务
—— 发展生态与农业气象业务。 —— 发展大气环境业务。 —— 加强人影作业条件和空间天气等预报预测 业务。 —— 建立和完善面向气象高影响行业用户的专 业预报业务，开展客观定量的专业气象预报业 务。

（6）加强现代化预报预测业务平台建设
—— 不断更新完善预报预测平台功能。 —— 加强各类观测资料在MICAPS中应用开发。 —— 建立雷暴生成、冰雹、雷暴大风和龙卷临Baidu Nhomakorabea近预报的综合系统。 —— 开展数据质量控制与误差实时订正业务。
充分发挥预报员的主观能动性建设一支高素质 天气预报专家队伍
加快预报员成长步伐
从 局 地 结 的 入 特 手 殊 性 总 从 失 败 的 例 子 入 手
从 存 在 的 问 题 入 手
从 找 毛 病 入 手
充 分 施运 、用 资现 料代 化 设
（1）加快数值模式业务发展



—— 切实提高数值天气预报水平。优化改进数 值天气预报系统业务运行。发展集合预报业务。 —— 建立和完善专业数值模式预报业务。 —— 改进完善短期气候预测动力模式系统。 —— 扎实做好气候系统模式研发工作。 —— 发展城市尺度精细化空气质量数值预报预 警业务。
MSM(10km L40)
ECMWF的EPS的降水概率预报的Brier技巧评分。（a）冷季（11月- 3 月）；（b）暖季（5-9月）。基于51个成员的TL159L31集合预报系统19971999在美国的预报结果。
对于冷季，除了日降水超过50mm/d的概率预报没有技巧外，日降水超 过20mm/d的降水概率预报直到第6天都具有技巧，而日降水超过10mm/d和 1mm/d的降水概率预报直到10天都具有技巧。对于暖季，超过1mm/d的的 降水概率预报直到9天都具有技巧；超过10mm/d的降水概率预报的技巧只 维持到1天半，而超过20mm/d和50mm/d的概率预报完全没有技巧。
（2）改进完善天气业务
—— 加快建立灾害天气临近短时预报预警业务。 —— 着力增强灾害性天气精细预报能力，建立 城市气象灾害预警预报业务。 —— 发展要素精细化预报，延长预报时效。加 强中尺度模式产品释用技术研发与应用。系统 开展检验和评估业务。 —— 加强重要天气过程预报技术总结。开发符 合预报员需求的工具和指标。
天气预报的中心问题是：已知大气状态在一个 时刻的观测值来解一般形式的流体动力学方程。原则 上大气在将来任何时刻的状态是由大气在一个时刻的 状态决定的。 1904,V.Bjerknes
理论气象
大气运动必有耗散，现有动能维持不超过十天； 能源：太阳辐射，第一类热机、第二类热机。
气象学是一门困难的科学，它深为相 互作用的物理过程及固有的非线性的纯 数学复杂性所窘.
IBM 704 1959.3 1967.4
HITAC 5020F 72.5 1973.8
HITAC 8800 1982.3
HITAC M200H 1987.12
HITAC S810K
HITACHI S3800 1996.3
HITACHI SR8000E1 2001.3
70.4
N-Hem. Balance Barotropic(381km) NH Balance(381kmL3) 75.1
努力实现气象事业发展目标
用三年左右时间，初步建立基本满足国家需求、
结构完善、布局合理、功能齐备、
具有世界先进水平的现代气象业务体系。
加快发展公共气象服务业务 大力发展气象预报预测业务
科学发展综合气象观测业务
现 代 气 象 业 务 体 系
4 如何提高预报准确率及服务能力
切实把天气预报工作放在气象工作的重中之重 的位置 不断推进气象现代化加强基础能力建设 加强管理充分发挥基础设施效能
3 天气预报未来发展趋势
•天气预报向全时空精细化方向发展
•单一的天气预报领域向更广的领域拓展
•挖掘数值预报的潜力,中西产品结合、扬长避短 •对数值预报产品进行“无缝隙”应用 •以研究总结为支撑积累新型预报经验
数值预报地位、作用
数值预报是现代天气预报的基础，在实际业务中 发挥着重要的作用 数值预报的成功是天气预报领域的一次重大变革， 极大促进了预报准确率的提高 数值预报还在发展中，要完全克服其误差是相当 困难的，要辩证地看待它的过去、现在与未来 在未来相当长的时间，有经验的预报员在以数值 预报为基础的时代仍是不可替代的
气象预报预测业务现状、 发展趋势
张 弘、曲丽玮
1 发展现状
低分辨率、有限视野的间歇常规观测
遥感信息与常规观测相结合的 高分辨率、多方位连续监测
传统的天气气候理论、数理统计与预报员 经验的半经验半理论的定性方法
数值天气预报为基础、人机交互处理系统 为平台综合多种方法
预报方式：从大气表象演变逐渐向深入考虑大气运动的内在规律转变预报
题，即用表现流体运动物理规律的方程系统（气象 的动力学和热力学基本方程），从初值出发反复进 行时间的数值积分，求出所预报时刻的预报值。
两个重要环节：数学模式，初值
初值+模式==确定性问题
问题：有误差，永远不可能获得准确的预报结果
初值误差+ 模式误差+ 大气非线性混沌特性 结果具有不确定性。
数值预报产品的两类误差

980710 商洛3站暴雨 （丹凤113.6）
l
910728 关中东部13站暴 雨（西安110.7）
l
010818 陕北10站暴 雨（榆林113.6）
天气现象呈现自相似的分型结构
缺乏信息的困难
信息太多的困惑 计算机是处理信息的手段
需要一大批既有丰富气象知识、
又熟练掌握计算机的人
技术装备 众多信息
（1）分析误差：基于不完善的观测系统基础，资料同化分析 场与真实大气之间存在着差异导致了模式计算的误差 （2）模式误差：模式的分辨率不够精细、物理过程参数化不 够完善（一些假定或简化），很难描述真实大气特征而造
成误差
要完全克服上述两类误差是十分困难的，只 有通过发展数值预报产品的释用技术来提高数值 预报的使用水平。
NH Primitive;NHM(381km L4) NHM(381km L8) NH Spectral(T42L12) 83.3 Global Spectral; GSM(T63L16) 88.3 70.4 89.1 GSM(T106L21) Asia Quasi Geostrophic(304.8km L4) GSM(T213L30) 73.10 Asia Fine Mesh;FLM(152.4km L6) GSM(T213L40) FLM(127km L10) 83.3 FLM(127km L12) Regional Spectral ASM(75km L16) 88.3 RSM(20km L36) 83.3 Very Fine Mesh;VFM(63.5km L11) RSM(20km L40) 84.1 VFM(63.5km L13) 88.3 JSM(40km L19) 92.3 JSM(30km L23)


现代气象业务体系结构

—— 公共气象服务业务包括气象灾害防御管理、面向 政府的决策气象服务、面向社会的公众气象服务和面向 行业的专业专项气象服务，涉及到防灾减灾、气候变化 应对、生态文明建设、国民经济建设、人民生活水平提 高等方面。 —— 气象预报预测业务主要由以数值模式业务为基 础的天气、气候、气候变化、应用气象（包括海洋、水 文、交通、航运、生态与农业气象、大气环境、空间天 气、人工影响天气）等监测分析、预报、预测、预估、 预警业务及相应的质量检验，以及评定业务、技术平台 和业务流程等组成。
服务对象：传统的天气预报领域向环境领域拓展转变
Evolution of Numerical Models
NCEP Operational Regional Model Year 1955 1966 1971 1985 1993 1995 1996 1998 Model Princeton QG Model Primitive Equation Model Limited Area FineMesh (LFM) Triply Nested-Grid Model (NGM) ETA Model Meso-ETA Model Nested ETA (Experimental) Early ETA Model Meso-ETA (4/day) Resolution 381 km 3 level 381 km 6 level 190.5 km 7 level 80 km 16 level 80 km 38 level 29 km 50 level 10 km 60 level 32 km 45 level Penn State/NCAR Mesoscale Model Year 1969 1971 1981 1987 1990 1994 1997 1998 Model 3-D hurricane model 30 x 30 x 3 grid, 30 km Anthes moved to Penn State, developed MM0~3 Anthes moved to NCAR Begin MM4 development MM4 officially released (Anthes, Hsie, Kuo) First real-time fcst (30 km) (Warner & Seaman) MM5 officially released (Grell, Dudhia, Stauffer) MM5 adjoint released & 4DVAR (Zou et al) ATEC 1.1 km real-time forecast


—— 综合气象观测和信息业务包括地面观测和地基 遥感系统、以气球和飞机等为观测平台的空基遥感系统、 以低轨和高轨卫星为观测平台的天基遥感系统。其主要 业务平台是国家气候观象台、国家气象观测站、区域气 象观测站和卫星观测系统以及移动观测系统。由数据收 集及分发、信息加工处理、数据管理与共享服务等组成 的气象信息业务，以及由运行监控、维护维修、计量检 定等组成的技术装备保障业务，也是综合气象观测系统 不可或缺的组成部分。
预报准确率提高 时效延长
？
过去和现在的实况 数值预报产品
未来的状况 局地的天气
各地气象台（站）结合当地实际 开展广泛的研究
（3）数值预报与预报员经验
数值天气预报的成功
可预报性问题
(E.Lorenz 的偶然发现)
从确定论出发走向了不确定
确定论系统的内在随机性 混沌 非线性动力学（实质是混沌动力学）
传统的数值预报：是大气运动控制方程的初值问

（3）发展气候业务
—— 加强气候监测诊断业务。 —— 改进和完善气候预测业务，努力提高气候 预测准确率。开展专项气候预测。加强气候预 测产品检验。 —— 建立健全定量化气候影响评价业务。 —— 加强气候预测技术总结分析和业务指导工 作。

（4）建立气候变化业务
—— 加强气候变化检测工作。 —— 提高气候变化预估水平。 —— 加强气候变化影响评估工作。 —— 建立气候变化适应减缓对策综合分析业务。
Scores of NHM vs MSM（June 15～June 30）


需求推动天气预报的内容、时效和产品的 发展 新技术的引入,推动了天气预报前进 从天气学描述方式向考虑大气内在规律方 式转变 服务及时到位是弥补预报欠准和发挥天气 预报效益的有效办法 预报人员素质的提高,促进了天气预报发展。
2 存在的主要问题
•大气探测技术方面的差距 •数值预报方面的差距
•加强对中尺度系统及其形成机理的深入研究; •加速中尺度系统监测网的建设; •加强临近预报和短时预报; •充分利用已有的雷达图像及其拼图; •加强联防和信息共享,优势互补
•天气的可预报性
•大气的非线性、混沌特征 ——-未来有不确定性和不可预测性
P. D. Thompson
大气运动的混沌性与可预报性
（过去和现在的）
观测实况
（未来某时刻）
预报 Y
X
Y ＝ F（X ） X＋εδ
可预报时段
Y＋δ
同一时段不同气象场的特征有不同的可预报性

长、中、短预报逐步订正 优先攻可预报性大的
A
B
几例天气图预报
l
860709 关中西部18 站暴雨（永寿80.1）