PDF《犌犚犃犘犈犁_犌犉犁 全球中期预报系统的研发和业务化》

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1 2收到再改稿. 资助项目:" 十二五" 国家科技支撑计划(2012BAC22B00) , 公益性行业(气象) 科研专项(GYHY

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0 1 3, G YHY

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8 , G YHY

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0 0 7, G YHY

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5 ) , 中国气象局数值预报 G R A P E S发展专项( G RA P E S F Z Z X

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1 5 ) e m a i l : s h e n x s @c m a . g o v . c n 第2 8卷第1期2017年1月应用气象学报JOUR NA LO FA P P L I E D ME T E O R O L O G I C A LS C I E N C E V o l .

2 8,N o .

1 J a n u a r y2

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7 司组织召开了 G R A P E S_ G F S 1. 0准业务化运行专 家评审会, 并通过专家评审.专家组认为, G R A P E S _ G F S 1. 0达到了规定要求, 系统运行稳定, 分析和 预报结果合理, 对影响我国的一些主要天气系统有 较好的预报能力, 整体方案先进, 预报能力与当时同 等分辨率的业务数值预报系统 T

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3 相当, 具有业 务应用的潜力和实用性, 达到了准业务运行的条件. 但准业务版本 G R A P E S_ G F S 1. 0在之后的业 务运行过程中, 表现出形势 场预 报技 巧不稳定、 前72h预报 技巧衰减过快、 同化得到的初值精度偏低、 预报偏差较大、 在中 国大 陆地区 预报降 水偏弱 T S ( t h r e a ts c o r e ) 评分不高等现象, 与2

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9 年投入 业务的 T

6 3 9相比有一定差距, 尤其是在东亚地区 的预报技巧偏低, 特别是模式预报出现不稳定的个 例较多.究其原因, 与GRAPES_ G F S及同化系统 中的一些基础算法和技术细节没有得到合理、 正确 解决有关. 就全球模式而言, 动力框架[

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8 ] 的半隐式半拉格 朗日算法的计算精度偏低以及未考虑如何提高质量 守恒性、 与半拉格朗日方案有关的计算噪音处理在 算法设计中未得到充分考虑、 大地形处理及次网格 地形动力作用考虑不足、 模式物理过程优化不足、 与 云和降水有关的物理过程之间的相互协调和平衡未 作细致的评估和调整等问题, 严重影响了模式的预 报稳定性和精度.就全球同化系统而言, 准业务版 本所采用的等压面分析导致同化到模式空间存在不 必要的插值误差以及分析变量和预报变量不一致、 背景误差协方差缺乏合理估计和优化、 观测资料的 质量控制和偏差订正技术粗糙、 卫星资料的高质量 同化应用技术欠缺等问题, 影响了同化精度. 因此, 在GRAPES_ G F S 1. 0准业务化之后, 开 展了3个阶段的攻关.第1阶段以完善模式物理过 程为代表, 辐射方案引入 R R TMG( t h eR a p i dR a d i a t i v eT r a n s f e rM o d e l f o rG CM s ) 提高辐射计算精度, 以CoLM( C o mm o nL a n d M o d e l ) 陆面模式代替 简单的5层热扩散模型( S L A B) , 引入次网 格地形 重力波参数化, 并对积云对流参数化进行了改进和 优化, 这些工作使 G R A P E S_ G F S具备了适用于全 球预报的一套物理过程.第2阶段重点攻克模式空 间GRAPES三维变分同化系统以避免同化后插值 到模式空间带来的误差, 并在改进卫星资料同化应 用效果的同时增加更多卫星资料的同化应用.第3 阶段以同化和模式协同攻关为代表, 重点解决动力 框架中部分影响计算精度的问题、 以云 降水为重点 的物理过程协调性改进和大幅度升级优化、 部分影 响模式计算稳定性的动力框架 和物理过程中的问 题、 同化系统中风压平衡问题、 背景误差协方差随季 节变化问题、 同化系统中背景廓线的精确插值和求 解、 观测资料的质控和偏差订正以及更多卫星资料 的同化应用等问题. 以上问题的解决, 大幅度提高了 G R A P E S的预 报精度和稳定性, 同化精度也得到了较大改进.据此, 建立了水平分辨率为0.