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剑指局地对流性高影响天气预报——杭州亚运会对流尺度集合预报项目落地见效

简介 10月8日,亚运气象台闭幕式专题会商中,国省首席预报员通过综合研判1小时降水概率、浙江1公里快速更新同化预报等产...

  10月8日,亚运气象台闭幕式专题会商中,国省首席预报员通过综合研判1小时降水概率、浙江1公里快速更新同化预报等产品信息,发布了“关键时段多云为主,无雨,能见度好,空气质量优”的预报结论。其中,1小时降水概率产品来自中国气象局地球系统数值预报中心(以下简称“数值预报中心”)联合浙江省气象局发起的世界气象组织(WMO)二区协(亚洲)研究示范项目——杭州第19届亚运会对流尺度集合预报及应用(以下简称“HangzhouRDP”)。

  HangzhouRDP是数值预报中心与浙江省气象科学研究所(以下简称“省科研所”)研发的浙江省对流尺度集合预报系统以及集合预报后处理系统,是首次在国产高性能计算机系统上搭建的对流尺度集合预报系统、首套实时业务运行的高分辨率(3公里)对流尺度集合预报系统,填补了浙江气象部门对流尺度(1公里至5公里)和短期(0小时至84小时)集合预报的空白。

  WMO还希望HangzhouRDP项目为二区协(亚洲)会员提供对流尺度集合预报的构建方法,提供产品后处理方法、检验评估方法等一系列研究经验;并以此建立全民早期预警区域示范模板,展现中国支持联合国全民早期预警倡议的大国责任和担当。

  此前,在WMO二区协(亚洲)HangzhouRDP研讨会上,伊朗专家认为,该项目充分利用了加密、实地、遥感观测以及地面观测、高性能计算机和数值预报技术,可作为世界其他地区的参考模板。

  一直以来,局地对流性高影响天气预报难度极大。“作为解决这一难题的数值预报前沿技术之一,HangzhouRDP可提供亚运会气象保障服务的常规集合预报产品和面向体育赛事的气象风险概率预报产品,同时也为浙江省气象防灾减灾提供技术支撑。”浙江省气象局科技与预报处副处长杨诗芳介绍。

  HangzhouRDP是如何运作的?数值预报中心集合预报室主任、亚运会特聘专家陈静介绍,该项目的基本原理是通过一定的数学方法,在数值模式中输入多个略有差异的初值集合(观测误差允许范围内),再利用数值模式积分获得一组具有差异的预报结果集合,以代表数值预报误差的变化特征,预报员根据这一组具有差异的预报集合来估计高影响天气出现的概率。

  “该系统以中国气象局区域数值预报系统CMA-MESO V5.1(水平网格距3公里)为预报模式,重点关注局地强对流等高影响天气的预报不确定性,利用集合预报不确定性信息作出定量分析,预报时效达到84小时,极大地提高了局地降水和风的预报预警服务能力。”陈静进一步解释。

  HangzhouRDP在浙江落地,首先得益于浙江超算能力的强大支撑。“省科研所与华为技术有限公司合作,对华为鲲鹏高性能计算机系统进行本地环境开发并与系统多次磨合后,实现了从软件到硬件的全国产和自主可控。”参与HangzhouRDP研发的省科研所副所长陈锋介绍。浙江有着丰富的雷达、自动站以及各种新型探测资料,丰富的数据资源为模式建立提供了有力的支撑 。

  一系列实战化检验显示,HangzhouRDP在局地强对流降水落区、强度和持续时间,以及伴随的大风预报等方面有较好的预报能力。亚运气象台常务副台长郑沛群认为,HangzhouRDP的预报产品和概率预报产品为预报员提供了很好的思路,特别是系统显示降水概率高于70%以上时,多数预报员对强对流天气的预报底气就更足了。

  然而,即使拥有最好的观测数据、数值模式,天气预报也无法做到100%准确,这就需要公众理解和接受“天气预报不确定性”这一事实。“HangzhouRDP正是基于大气运动的不确定性与混沌特征而设计的一种解决方案,在不确定性中寻找某种‘确定’,为预报员提供一种可信度和信心。”陈静表示。

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