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广西GRAPES中尺度模式系统的开发和建立

刘泽军  
【摘要】:数值天气预报(Numerical Weather Prediction,NWP)是目前进行中尺度天气系统诊断分析和预报的最有效的方法之一,也是气象业务和科研最重要的辅助工具。利用中尺度数值模式研究中小尺度的天气过程,能够找出对中小尺度天气过程的演变细节及其影响因子。因此,建设广西中尺度数值模式预报系统,可以更细致地研究广西区域灾害性天气的形成机理,提高广西气象局的精细化天气预报能力,为广西各级气象部门的天气预报业务、科研及气象决策服务提供支撑。本论文围绕广西GRAPES中尺度数值模式预报系统的建设,结合《广西中尺度数值模式系统建设》、《基于广西结点的GRAPES中尺度数值模式系统》和《广西集合预报应用网格系统的开发和建立》等多个项目、课题的研究,分别引进浮点运算峰值达1500亿次/秒的曙光TC4000A高性能集群计算机系统和浮点运算峰值达8.192万亿次的曙光TC5000刀片式计算机系统,开展GRAPES中尺度数值模式的在两套曙光机器上的移植和本地化工作,完成GRAPES三维变分同化系统、数值模式系统等与本地的背景场资料、侧边界资料、高空探测资料、地面观测资料和多谱勒天气雷达观测资料的接口,以及数值模式产品的质量检验等工作,并依托高性能集群计算机系统配备的海量存贮设备,建立广西气象数据共享系统网站、广西中尺度数值模式产品网站、源代码共享等,真正实现集背景场资料下载、实况观测资料收集处理、模式三维变分同化、模式前处理、模式运行、模式后处理、模式产品制作及模式质量实时动态检验为一体的GRAPES数值模式本地化,实时提供空间分辨率最高达到3km、时间分辨率最高达到1hr、预报时效最长达到48hr的GRAPES中尺度数值模式产品,如GrADS产品、广西区域降水色斑图、气温色斑图等,为气象业务、天气研究、决策服务提供参考。通过对广西GRAPES中尺度数值模式的各功能模块进行测试,表明本论文所建立的方案完全满足业务运行的要求以及本地化的需求,系统提供的数值模式产品在MICAPS系统的转换应用设计及中尺度数值模式产品网站的开发,满足了业务、科研人员的基本需求,并在广西各级气象部门得到了广泛的应用和推广。协同开发的广西气象数据共享系统所搜集整理的多种气象数据资料也已逐渐成为其他科研项目的重要支撑。另外本论文提倡并实现的源代码共享系统,提高了代码的重复利用,并有效地减少了重复开发,对其它项目的研究起到了一定的借鉴作用。


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