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航空区域数值天气预报业务系统的研究

段炼  
【摘要】: 近年来,随着气象学、物理学、计算机和计算数学等学科的迅速发展,数值天气预报技术取得了巨大的成功。数值预报的准确率稳步上升,短期预报己明显优于主观预报,可参考的形势预报时限己达7天,预报内容也从单纯的形势预报发展到各种气象要素和天气现象的预报。作为定时、定点、定量预报最根本的方法,数值天气预报已成为制作航空天气预报的主要技术手段。 本文在研究国内外数值天气预报最新成果的基础上,紧密结合航空的实际需要和民航机场气象部门具体的计算资源和人力环境,对建立航空区域数值天气预报业务系统进行了探索,提出了由资料处理、有限区域预报、航空重要天气预报、数值预报产品图形图像处理四个分系统组成航空区域数值天气预报业务系统的总体设计方案。该方案实时性强、自动化水平高、通用性好、开放性强、可靠性高、性价比优、安装使用方便和易于维护管理等特点,并且与现有的民航气象业务系统紧密衔接,构成了一个完整、易用和统一的民航气象预报业务平台,实现短期预报基本业务流程的自动化集成。 航空区域数值天气预报业务系统是以PSU/NCAR的MM5非静力中尺度模式为基础,与国家气象中心T213模式输出场资料连接,并应用最临近的常规高空、地面观测资料做初始场及参数修订,在曙光集群服务器系统TC1700A并行运算环境下运行的中尺度数值模式。沿用MM5模式设计,航空区域数值天气预报业务系统在垂直方向上是23层完全的σ坐标,水平方向上是二重嵌套网格,分辨率分别为135km,45km和15 km。在TC1700A系统运行该预报系统,在机场现有的网络通信条件下,满足实时航空气象预报业务需要。 文章还分析了MM5模式并行计算特点,对其多重网格嵌套、数据划分、通信、优化等作了深入研究,并给出在曙光1700A并行计算机上的测试数据。最后,文章分析了2006年1月到2006年6月在民航广汉机场中心气象台试验运行半年的温度和降水的预报结果,并分析了2003年8月8~10日发生在四川盆地的一次强降水过程进行数值预报和数值模拟的结果,结果表明,系统具有较强的稳定性和实用性,降水、温度等气象要素的时空分布的预报效果较好。


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