摘要：数值预报研发试验是改进数值预报模式性能的主要技术手段。模式试验管理系统是支持研发试验不可或缺的工具平台。面向数值预报统筹研发工作机制需要,并借鉴国内外相关研究工作,设计数值预报模式在线交互式试验管理系统。该系统采用浏览器/服务器软件部署架构,提供模板编辑-流程编排-实例构建功能,支持灵活快捷设计模式试验,所有模块完全打通、一站式访问使用,通过个例数据治理、程序代码制品缓存等手段提升用户体验。系统实现对模式试验全过程的支持,包括模式试验的设计定义、试验实例的创建运行、作业监控管理、结果可视化与检验分析。系统已于2023年上线业务运行,多场景支持数值预报国省统筹研发。

摘要：使用NCAR CAM3.0大气环流模式,设计多组数值试验,研究了模式大气环流对初夏日本东部附近海域海温异常的响应。首先,在北太平洋中纬度选择异常海温区域,构造了假想的负海温异常,在5、6月份模式气候海温场上叠加该海温异常设计了敏感性试验。其次,在该试验的基础上,沿顺时针方向移动海温异常区域一个格点位置,其他条件不变,设计海温敏感区域变动后的系列试验;另外,通过改变加入模式中的海温异常强度,设计海温异常强度变化后的系列试验。最后,在把加入的海温异常变为正异常后,设计另一组试验。试验结果表明,模式能够较好地表现出初夏日本东部附近海域负海温异常引起的大气环流异常,欧亚中高纬纬向呈"+、-"相间的波列结构。改变加入的负海温异常位置后,试验结果与对应的NCEP合成分析结果有较好的一致性,但是试验得到的大气环流异常分布并未随着加入的海温异常位置的有规律变化而发生同样的位置变动。模式中加入正的海温异常后,模式的试验结果不好。无论正负,模式中加入的海温异常增强后,试验得到的大气环流异常强度并未随着海温异常强度的增强而线性增强。

摘要：基于离散小波变换(DWT)的自适应消噪方法为雷达信号的滤波提供了一种可行的方法.但DWT不具有平移不变性,若不用相同的小波对滤波后的信号进行重构,则会带来较大的重构误差.针对这一现象,提出了一种基于提升静态小波包变换的自适应消噪方法,它推导了静态小波包的提升实现方法,并设计出适合该系统的确定最优小波包分解树的相应步骤,利用引入更多动量因子的权系数迭代公式对各子带进行自适应匹配,并将匹配结果二次自适应,得到拟合的原信号.仿真结果表明,该方法可在计算量增加不大的前提下,进一步改善系统的滤波性能.

摘要：在双基地多普勒天气雷达的试验和应用研究中发现,天线的高度设计和旁瓣污染是双基地天气雷达研究中需要直接面对的两个问题。探测目标的最低高度取决于天线的架设高度,它的设计具有实用价值,同时发现旁瓣污染影响探测资料的质量。基于双基地雷达探测原理,对其进行分析,给出在一定基线长度和最大探测距离乘积条件下,以目标探测高度为参数的雷达天线架设的最低高度设计方案;并分析双基地多普勒天气雷达旁瓣污染的主要原因,进一步探讨在一定假设条件下减小或消除旁瓣污染的影响,以控制观测资料质量。

摘要：基于CMA-TYM的3DVar系统,发展了利用扩展控制变量引入流依赖背景误差协方差(集合扰动成员统计表达)的混合En3DVar同化方案。测试显示,单点台风中心气压数据同化会引起风场非对称增量形成,以及导致传统3DVar方案认为不相关的湿度增量出现。台风个例试验表明,混合En3DVar方案能提取台风内零散观测资料信息,并按实际台风动力特征和分布区域向四周传播,从而影响分析场中台风涡旋强度、结构。同时,与3DVar方案相比,混合En3DVar方案对提高台风路径、强度预报效果明显。

摘要：流函数和速度势是表示风场的一种变量,在数值天气预报模式和分析、同化方案中经常使用,通常可以用风速分量场求解Poisson方程得到。对于有限区域系统,往往采用差分方法,但由于存在边界问题,用计算所得到的流函数和速度势场重建风速场,在边界附近经常出现明显的偏差。基于差分方法、利用有限区域风速场求解流函数和速度势场的基本方法和特点的分析,在Arakawa A网格分布的有限区域,设计了一种用差分方法求解流函数和速度势场的有效方案。在该有效方案中,通过将有限区域向外扩展二圈,风速场线性外推,改进计算边界风速值和边界定解条件的效果;尽可能使用协调、一致的差分格式,提高求解精度;最后利用一种增量订正迭代方法,迭代2～3次就可以获得令人满意的结果。实例试验的对比、检验显示,用该方案计算求得的流函数和速度势场重建风速场,具有非常高的精度。

摘要：将中国气象科学研究院(CAMS)混合双参数云微物理方案用于中尺度天气模式WRF,开展了对2013年超强台风天兔(1319)的模拟,通过与台风最佳路径、强度及热带降雨测量卫星(TRMM)资料对比,分析CAMS云微物理方案在模拟台风中的适用性及云微物理过程对模拟台风天兔的影响机制。设计了3组敏感性试验:修改雪粒子质量和落速系数(EXP1),采用海洋性云滴参数(EXP2),同时修改雪粒子质量和落速系数并采用海洋性云滴参数(EXP3)。结果表明:EXP1和EXP3由于霰碰并雪速率的增加及减小的雪下落通量,导致雪含量显著降低,同时也减少了整体冰相物的含量;EXP2和EXP3模拟的台风眼区对流有效位能快速减小,再现了前期台风的快速增强过程,路径偏差也最小;各试验模拟的小时降水率总体偏强,EXP3的降水空间分布与实况更接近,明显降低雪粒子含量,并一定程度上改善模拟的台风路径、强度及降水分布等。该结果不但可为改进适用于台风的云微物理参数化方案提供思路,也可加深云微物理过程对台风影响的认识。

摘要：地球系统中的大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈构成了气候系统,气候系统中不同圈层之间的相互作用决定了气候的自然变化。由于人类活动的日益加剧,对气候系统已经产生了显著影响。气候的自然变化和人类活动导致的气候变化对社会经济的发展以及人民生活的影响日益加大,并涉及到国家安全、环境外交和可持续发展等一系列重大问题。要认识气候变化及其强迫因素、预测未来气候变化,最基础的工作是建立针对气候目的涉及到气候系统五大圈层的综合气候观测系统,以获取所需的高质量资料和相关产品,提供气候系统变化的详细信息。该文回顾了气候观测系统设计在中国的发展以及中国气象科学研究院在组织设计中国气候观测系统中的作用,并指出了在建立我国气候观测系统中存在的一些需要改进的方面。在对气候观测系统进行分析的基础上,指出了与建立气候观测系统相关的10个方面的关键问题,这些问题包括:气候观测系统的科学需求、气候观测系统的代表性、全面性、规范性、对气候预测和预估及模式发展的支撑性、多学科应用性、社会经济性、资料开放共享性以及气候系统资料的同化再分析和历史资料的抢救。

摘要：GRAPES(global and regional assimilation and prediction system)是由中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室自主研究开发的中国新一代数值天气预报系统,其目标是科研/业务通用.为了实现这一目标,结合高性能计算机的体系结构设计并实现模式的并行计算是必不可少的.作为核心开发技术之一,GRAPES系统设计并实现了模式的并行计算方案,包括中尺度有限区模式的并行计算和全球模式并行计算.GRAPES模式并行计算版本在IBM-Cluster1600上的测试表明,GRAPES模式的并行计算程序正确、稳定、有效,为其业务化之路奠定了基础,同时也为系统未来的可持续开发、优化创造了条件.

摘要：数值预报是世界各国业务天气预报最重要的手段,是一个国家气象综合能力的集中体现.2000年,中国气象局在中国气象科学研究院组建了国家气象数值预报创新基地,建立和发展具有自主知识产权、面向21世纪的"新一代全球/区域多尺度通用同化与数值预报系统(GRAPES)".近年来,GRAPES取得了快速发展,自主研究建立了从模式到同化、有限区/全球一体化的研究与业务通用的数值预报系统.对GRAPES数值预报系统进行了简要评述,从模式系统整体设计方面说明GRAPES数值预报系统的先进性;从已经实现的多领域应用方面说明GRAPES数值预报系统的多种应用性;通过区域和全球GRAPES模式的回报试验结果,说明GRAPES数值预报系统在业务应用中的有效性.