我国自主研制的全球/区域一体化数值天气预报系统GRAPES的应用与展望 被引量：20

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作者 陈德辉 薛纪善 +4 位作者 沈学顺 孙健 万齐林 金之雁 李兴良 《中国工程科学》 北大核心 2012年第9期46-54,共9页

介绍了中国气象局自主研制的新一代全球与区域一体化数值天气预报系统(GRAPES),着重讨论了该系统的全可压/非静力平衡动力框架,全球模式/区域模式一体化设计,半隐式-半拉格朗日差分方案,标准化、模块化、并行化、模式程序软件体系等核... 介绍了中国气象局自主研制的新一代全球与区域一体化数值天气预报系统(GRAPES),着重讨论了该系统的全可压/非静力平衡动力框架,全球模式/区域模式一体化设计,半隐式-半拉格朗日差分方案,标准化、模块化、并行化、模式程序软件体系等核心技术特点。GRAPES系统已在国家级、区域级气象业务中心,以及一些大学和研究所得到应用,并在不断地完善和发展。 展开更多

关键词 数值预报 天气预报 全球/区域一体化模式 动力框架 资料同化 物理过程参数化

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面向全球数值天气预报模式的加权等积并行数据划分算法 被引量：2

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作者 卢风顺 宋君强 +3 位作者 张理论 张卫民 任开军 朱小谦 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期795-803,共9页

极区计算对全球数值预报模式设计的重要性主要体现在2个方面:模式动力框架中的极区处理和极区并行数据划分带来的并行负载不平衡问题.其中后者是全球数值预报模式大规模并行计算的性能瓶颈,对此提出一种新的基于加权等积的球面数据划分... 极区计算对全球数值预报模式设计的重要性主要体现在2个方面:模式动力框架中的极区处理和极区并行数据划分带来的并行负载不平衡问题.其中后者是全球数值预报模式大规模并行计算的性能瓶颈,对此提出一种新的基于加权等积的球面数据划分算法.该算法以球带数目和权函数为参数,将南北两极分别划分到单独的子区域,形成极点通区,使从极点到赤道方向每个纬度对应的子区域数目逐渐增多,灵活地实现球面网格的高质量划分.从理论上分析该算法的划分质量后,以基于球谐谱的浅水波模式PSTSWM为实验平台,验证了提出的划分算法具有很好的并行划分性能以及可扩展性.结合我国自主设计的GRAPES全球模式,展望了该算法的应用前景. 展开更多

关键词 全球模式 数值天气预报 并行计算 极区处理 球面划分 加权等积

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数值天气预报全球谱模式并行计算研究 被引量：3

3

作者 李金才 龚西平 赵文涛 《计算机工程与科学》 CSCD 2004年第11期71-74,共4页

本文首先给出数值天气预报全球谱模式的控制方程;接着,利用数值天气预报全球谱模式计算的复杂性和数据整体相关性,给出了基于二维数据剖分方法的并行算法,并从负载平衡、减少通信延迟以及Cache与I/O优化三个方面给出了并行实现策略。

关键词 谱模式 并行实现 通信延迟 并行计算 I/O 并行算法 负载平衡 数值天气预报 全球 剖分

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云海-2掩星探测资料在全球数值天气预报模式中的同化效果评估 被引量：1

4

作者 王业桂 张斌 +4 位作者 李娟 蔡其发 兰伟仁 郭贤鹏 王广杰 《大气科学》 CSCD 北大核心 2021年第4期901-914,共14页

本文基于T799L91全球数值天气预报模式及其四维变分同化系统,构建了云海-2掩星探测资料的同化流程,并以2019年7月开展了为期一个月的云海-2掩星探测资料同化预报试验。对东亚区域、北半球和南半球的同化预报结果评估表明:在全球数值天... 本文基于T799L91全球数值天气预报模式及其四维变分同化系统,构建了云海-2掩星探测资料的同化流程,并以2019年7月开展了为期一个月的云海-2掩星探测资料同化预报试验。对东亚区域、北半球和南半球的同化预报结果评估表明:在全球数值天气预报模式中,同化云海-2掩星探测资料能够有效提高预报场的准确性,提高的幅度随着预报时效和预报日数的增加逐渐增大;在更长时效的72 h、120 h、168 h预报中,云海-2掩星探测资料与GPS(Global Positioning System)掩星探测资料的同化效果在中前期相当,在中后期,同化云海-2掩星探测资料逐渐优于GPS掩星探测资料;随着预报日数的增加,联合同化云海-2掩星探测资料和GPS掩星探测资料的优势逐步显现。 展开更多

关键词 云海-2掩星 GPS(Global Positioning System) 同化 全球数值天气预报模式 均方根误差 相关系数

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有限区域数值预报模式并行计算试验 被引量：8

5

作者 金之雁 颜宏 《高原气象》 CSCD 北大核心 1996年第1期21-27,共7页

该文介绍了在ＳＰ２上实现的一个有限区域数值天气预报模式。模式采用显式时间差分格式，通过标准的区域分割方法实现模式的并行化。

关键词 并行计算 数值预报 有限区域 天气预报模式

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GRAPES全球模式的误差评估和订正 被引量：13

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作者 佟铃 彭新东 +1 位作者 范广洲 常俊 《大气科学》 CSCD 北大核心 2017年第2期333-344,共12页

以欧洲中期预报中心的ERA-interim再分析资料为参考,对GRAPES全球模式的数值预报结果误差进行了评估,并运用基于历史资料的模式距平积分订正(ANO)方法,对数值预报结果进行了订正试验,检验了ANO方法对GRAPES模式全球中期天气预报的订正... 以欧洲中期预报中心的ERA-interim再分析资料为参考,对GRAPES全球模式的数值预报结果误差进行了评估,并运用基于历史资料的模式距平积分订正(ANO)方法,对数值预报结果进行了订正试验,检验了ANO方法对GRAPES模式全球中期天气预报的订正改进效果。对1984~2014逐年7月15~24日10天的预报结果订正前后对比分析表明,ANO方法对不同区域位势高度、温度等要素预报订正效果明显,31个个例200 h Pa位势高度一周预报距平相关系数平均提高0.05、均方根误差减少12 gpm。其它各层误差订正也显示类似结果,验证了ANO方法对提高GRAPES全球模式10天数值天气预报技巧的有效性,并与MOS(Model Output Statistics)方法对比,更便利、更经济,具有更好的可操作性以及业务预报应用能力。 展开更多

关键词 数值天气预报 GRAPES全球模式 误差订正 模式距平积分订正（ANO）方法 历史资料

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利用有限区域模式对1979年1月东亚平均环流和寒潮过程的初步模拟试验 被引量：3

7

作者 张敏锋 刘晓东 焦彦军 《大气科学》 CSCD 北大核心 1998年第3期294-304,共11页

利用不同分辨率的有限区域数值模式，由ＦＧＧＥＩＩｂ分析场提供模式的初始条件和随时间变化的侧边界条件，通过长时间连续积分对东亚地区５６２５～６３７５°Ｎ、６１３７５～１３８７５°Ｅ范围内，１９７９年１月... 利用不同分辨率的有限区域数值模式，由ＦＧＧＥＩＩｂ分析场提供模式的初始条件和随时间变化的侧边界条件，通过长时间连续积分对东亚地区５６２５～６３７５°Ｎ、６１３７５～１３８７５°Ｅ范围内，１９７９年１月的平均环流和寒潮过程进行了模拟和试验研究。文中首先考察了在研究时段内长时间积分后，模式的计算性能及其稳定性。结果表明，由于强加于模式的侧边界条件的作用，可以使得误差增长控制在一定范围之内。在此基础上进一步分析了误差的时空分布特征及其成因。通过对２４小时变高、２４小时变温负中心值和逐日温压场的分析，发现模式对中长期天气过程有较好的模拟效果，因而具有区域气候模拟的潜力。 展开更多

关键词 有限区域 数值模式 东亚 寒潮天气过程 大气环流

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用数字滤波方法进行数值模式的初始化 被引量：3

8

作者 杨燕 纪立人 《气象学报》 CSCD 北大核心 1997年第3期346-355,共10页

将数字滤波原理用于Ｔ４２Ｌ９全球谱模式的初始化。选取两个初值进行了实验。通过对模式短时间积分得到的时间序列进行滤波处理，有效地滤去了初始场中的高频重力波振荡，保留了其中有天气意义的扰动，同时对分析场的改变很小。５ｄ预... 将数字滤波原理用于Ｔ４２Ｌ９全球谱模式的初始化。选取两个初值进行了实验。通过对模式短时间积分得到的时间序列进行滤波处理，有效地滤去了初始场中的高频重力波振荡，保留了其中有天气意义的扰动，同时对分析场的改变很小。５ｄ预报的结果说明，经过初始化后的预报较为平稳，场较为光滑。对比实验表明，绝热和非绝热初始化的效果很接近。这种方法简便有效。 展开更多

关键词 数字滤波 初始化 全球谱模式 数值模式 天气预报

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区域模式的嵌套边界条件研究 被引量：1

9

作者 沈桐立 丁一汇 +1 位作者 李骥 赵远东 《南京气象学院学报》 CSCD 1996年第4期427-433,共7页

在对现今常用的几种嵌套边界条件进行对比研究的基础上，提出一种普遍边界条件，它可以在不同的假定下转变成各种常用的嵌套侧边界条件。

关键词 区域模式 嵌套 边界条件 数值天气预报

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有限区域模式的非均匀网格应用研究 被引量：1

10

作者 沈桐立 丁一汇 +1 位作者 覃丹宇 徐国强 《南京气象学院学报》 CSCD 1997年第1期98-107,共10页

用有限区域模式进行试验研究，对比了嵌套网格与非均匀网格的优劣，指出非均匀网格具有明显的优点。提供了一种把均匀网格变换成非均匀网格的简单易行方法。并以ＭＭ２模式为实例进行了变换及数值模拟，其结果是令人满意的。

关键词 有限区域模式 非均匀网格 天气预报 数值预报

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数值预报模式中双三次曲面地形与水平气压梯度力计算 被引量：1

11

作者 辜旭赞 唐永兰 《高原气象》 CSCD 北大核心 2013年第1期88-96,共9页

利用C3连续双三次曲面拟合了全球数值模式地形曲面;讨论构建了有复杂地形数值模式引入地形追随高度坐标(^z坐标)后,同时引入包含定常斜率、曲率和挠率的双三次曲面地形,又进一步讨论了双三次曲面地形模式大气的水平气压梯度力计算问题... 利用C3连续双三次曲面拟合了全球数值模式地形曲面;讨论构建了有复杂地形数值模式引入地形追随高度坐标(^z坐标)后,同时引入包含定常斜率、曲率和挠率的双三次曲面地形,又进一步讨论了双三次曲面地形模式大气的水平气压梯度力计算问题。结果表明,对^z坐标模式大气的压、温、湿场,通过做经、纬向三次样条拟合,求得地形斜率"静力平衡"气压差,从而插值(反演)任一水平面(海平面)上的气压场,同时可以求得时变的参考大气,则计算水平气压梯度(力)的精度,完全依赖于插值(反演)对应的水平面(海平面)气压场的计算精度。并指出,理论上可按三次样条的曲率判断,做变量场(地形)的局域或单点平滑。 展开更多

关键词 数值天气预报模式 C3连续双三次曲面 全球双三次曲面地形

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青藏高原东北部区域性大到暴雨的诊断分析及数值模拟 被引量：28

12

作者 谌芸 李泽椿 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期289-300,共12页

利用NCEP时间间隔为6h的1°×1°的格点资料、常规探测资料和MM5V3.4版非静力中尺度模式对2003年7月29～30日高原东北部的区域性大到暴雨过程进行诊断分析和数值模拟,研究该过程的天气形势、物理量场配置和卫星云图的演变... 利用NCEP时间间隔为6h的1°×1°的格点资料、常规探测资料和MM5V3.4版非静力中尺度模式对2003年7月29～30日高原东北部的区域性大到暴雨过程进行诊断分析和数值模拟,研究该过程的天气形势、物理量场配置和卫星云图的演变特征及复杂地形的影响。结果表明,南亚高压西部副型是高原东北部大到暴雨天气过程的主要流型,对大到暴雨预报有一定的指示意义。云系的叠置可为高原及邻近地区的暴雨预报提供重要的依据。MM5非静力中尺度模式对高原大到暴雨天气过程有一定的模拟能力,可为高原暴雨的进一步诊断分析提供高分辨率资料。高原大到暴雨过程的水汽初始源地,有直接水汽源和陆地水汽源。暴雨盛期,物理量场配置与平原地区不同。低层辐合和气旋性涡度的加强所产生的强上升运动是造成较大降水的原因,中低层出现θse的Ω型场是一种不稳定的层结,暴雨区出现在暖舌中。高原东北部的特殊河谷地形及叠加在高原大地形上的中尺度地形对冷暖空气的作用对暴雨过程至关重要,地形在其中的作用主要是动力性的。 展开更多

关键词 诊断分析 数值模拟 青藏高原东北部 区域性 非静力中尺度模式 暴雨天气过程 2003年7月 暴雨过程 物理量场 暴雨预报 MM5V3 中尺度地形 格点资料 时间间隔 NCEP 探测资料 天气形势 复杂地形 演变特征 卫星云图 南亚高压

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一种针对模式预报场的精细化插值新方法 被引量：1

13

作者 曾晓青 曹勇 +1 位作者 王玉 郭云谦 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第5期1879-1890,共12页

随着智能网格预报业务的深入发展,为了不断提高网格预报产品的时空精度和准度,同时让网格和站点预报产品保持一致性,通过研究提出一种既考虑了静态真实地形又考虑了大气动态垂直变率的快速插值方法(Fast Refinement Interpolation,简称F... 随着智能网格预报业务的深入发展,为了不断提高网格预报产品的时空精度和准度,同时让网格和站点预报产品保持一致性,通过研究提出一种既考虑了静态真实地形又考虑了大气动态垂直变率的快速插值方法(Fast Refinement Interpolation,简称FRI),并选择2022年1月1日到2022年3月31日的ECMWF和CMAGFS、CMA-MESO三个模式的3~36 h预报产品作为试验数据,开展了个例天气过程试验、FRI参数选取试验和长期插值检验对比。从长期插值检验和个例试验来看,FRI方法相对双线性插值方法具有明显优势,空间上,FRI方法能提高近地面2 m气温的空间插值精度,插值结果更加符合地形变化情况,时间上,FRI方法较双线性插值方法的2 m气温插值结果准确率明显提高,特别是在具有复杂下垫面的中西部地区。方法中的修正参数还能被作为检验模式三维预报场垂直变率的一种指标。FRI方法插值快速高效,具有明确的物理解释意义,它的提出为更精准的预报近地面气象要素提供了重要理论支撑。 展开更多

关键词 空间插值 预报场插值 2m气温 精细化预报 全球和区域天气数值模式

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GRAPES全球模式MPI与OpenMP混合并行方案 被引量：6

14

作者 蒋沁谷 金之雁 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2014年第5期581-591,共11页

随着多核计算技术的发展,基于多核处理器的集群系统逐渐成为主流架构。为适应这种既有分布式又有共享内存的硬件体系架构,使用MPI与OpenMP混合编程模型,可以实现节点间和节点内两级并行,利用消息传递与共享并行处理两种编程方式,MPI用... 随着多核计算技术的发展,基于多核处理器的集群系统逐渐成为主流架构。为适应这种既有分布式又有共享内存的硬件体系架构,使用MPI与OpenMP混合编程模型,可以实现节点间和节点内两级并行,利用消息传递与共享并行处理两种编程方式,MPI用于节点间通信,OpenMP用于节点内并行计算。该文采用MPI与OpenMP混合并行模型,使用区域分解并行和循环并行两种方法,对GRAPES全球模式进行MPI与OpenMP混合并行方案设计和优化。试验结果表明:MPI与OpenMP混合并行方法可以在MPI并行的基础上提高模式的并行度,在计算核数相同的情况下,4个线程内的MPI与OpenMP混合并行方案比单一MPI方案效果好,但在线程数量大于4时,并行效果显著下降。 展开更多

关键词 混合并行 数值天气预报模式 区域分解 循环并行

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新一代数值预报系统GRAPES研究进展 被引量：160

15

作者 陈德辉 沈学顺 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2006年第6期773-777,共5页

中国气象科学研究院(灾害天气国家重点实验室)自2000年起,先后在科技部“973”重大基础项目“我国重大天气灾害形成机理和预测理论研究”和“十五”重点攻关项目“中国气象数值预报系统技术创新研究”支持下,主持承担了中国气象局新一... 中国气象科学研究院(灾害天气国家重点实验室)自2000年起,先后在科技部“973”重大基础项目“我国重大天气灾害形成机理和预测理论研究”和“十五”重点攻关项目“中国气象数值预报系统技术创新研究”支持下,主持承担了中国气象局新一代全球/区域多尺度通用同化与数值预报系统GRAPES(Global/Regional Assimilation andPrEdiction System)的研究开发,围绕着资料同化、模式动力框架、物理过程、大型软件工程等核心技术开展了自主创新研究,取得了非静力中尺度模式、三维变分资料同化、标准化、模块化、并行化模式程序软件等方面的突出成果,部分成果已在业务上得到了应用,显示了良好的技术性能和业务发展潜力。GRAPES系统是完全依靠中国科学家的力量自主研究发展的、先进的新一代数值预报系统。该文简要介绍GRAPES的研究内容、主要研究进展和初步应用,以及未来发展的初步计划。 展开更多

关键词 数值天气预报 资料同化 全球/区域多尺度一体化模式

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我所数值预报和气候模拟研究的回顾与思考 被引量：1

16

作者 钱正安 吕世华 《高原气象》 CSCD 北大核心 1999年第3期295-305,共11页

回顾了从６０ 年代中期以来，我所开展数值预报和模拟研究的三个主要发展阶段，即１９６４ ～１９７２ 年间的地转模式阶段；１９７３ ～１９８６ 年间的四个原始方程模式的发展阶段；以及１９８７ 年后至今的模式业务化及全所广泛开展... 回顾了从６０ 年代中期以来，我所开展数值预报和模拟研究的三个主要发展阶段，即１９６４ ～１９７２ 年间的地转模式阶段；１９７３ ～１９８６ 年间的四个原始方程模式的发展阶段；以及１９８７ 年后至今的模式业务化及全所广泛开展数值模拟研究阶段。总结了这三个阶段中的主要研究活动和进展，也提出了今后我所进一步开展数值预报和气候模拟研究的粗浅看法。 展开更多

关键词 数值天气预报 有限区域模式 气候模拟 青藏高原

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国家气象中心全球资料四维同化试验 被引量：5

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作者 朱宗申 石曙卫 张跃堂 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 1992年第S1期33-40,共8页

介绍在国家气象中心进行试验的6小时间隔的全球资料四维同化方案及其初步结果。试验表明,这个方案为国家气象中心的准业务中期预报模式提供了较好的初始值。

关键词 国家气象中心 四维同化 中期预报 初值化 模式预报 标准等压面 同化系统 初估值 数值天气预报 全球观测系统

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这些气象“黑科技”让天气预报更精准

18

《湖南农业》 2023年第1期55-55,共1页

今天气温多少摄氏度,该穿什么衣服,有没有空气污染?这是每个人都会关心的天气预报内容。天气预报呈现在我们面前经历了哪些步骤?背后支撑它的“黑科技”有哪些?天气预报呈现在我们面前经历了哪些步骤①卫星、雷达等对观测资料进行处理... 今天气温多少摄氏度,该穿什么衣服,有没有空气污染?这是每个人都会关心的天气预报内容。天气预报呈现在我们面前经历了哪些步骤?背后支撑它的“黑科技”有哪些?天气预报呈现在我们面前经历了哪些步骤①卫星、雷达等对观测资料进行处理。②处理后,进人数值预报资料同化系统,为全球预报和区域预报提供初值。③预报模式。④预报后,对相关产品进行再加工、再处理,比如生成数据产品或图形产品。 展开更多

关键词 天气预报 预报模式 数值预报 资料同化 空气污染 观测资料 区域预报 生成数据

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新书架

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《气象》 CSCD 北大核心 2024年第2期264-264,共1页

《全球数值天气预报谱模式技术》吴建平等著该书系统介绍了作者近年来在全球数值天气预报谱模式YHGSM上的最新研究成果,主要内容包括:基于气压混合垂直坐标的全球大气模式控制方程组,及其在采用静力与非静力平衡、干空气与全空气质量守... 《全球数值天气预报谱模式技术》吴建平等著该书系统介绍了作者近年来在全球数值天气预报谱模式YHGSM上的最新研究成果,主要内容包括:基于气压混合垂直坐标的全球大气模式控制方程组,及其在采用静力与非静力平衡、干空气与全空气质量守恒、浅薄与深厚大气等情形下的表现形式;全球谱模式时空离散计算,与针对非静力谱模式的垂直方向高精度混合离散;尺度敏感的积云对流参数化、土壤水分平衡过程参数化与海表动力学粗糙度参数化. 展开更多

关键词 数值天气预报 吴建平 土壤水分平衡 全球谱模式 控制方程组 质量守恒 新书架 大气模式

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ATOVS微波观测对2008年台风预报影响的初步评估 被引量：7

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作者 希爽 马刚 张鹏 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2014年第4期700-706,共7页

为了评估同化ATOVS卫星微波资料在台风数值预报中的影响,利用中尺度模式WRF和三维变分同化系统WRFDA,采用国家卫星气象中心接收处理的卫星微波温度计AMSU-A辐射率L1c数据集,针对在2008年台风季中影响我国大陆的8个台风典型,开展批量卫... 为了评估同化ATOVS卫星微波资料在台风数值预报中的影响,利用中尺度模式WRF和三维变分同化系统WRFDA,采用国家卫星气象中心接收处理的卫星微波温度计AMSU-A辐射率L1c数据集,针对在2008年台风季中影响我国大陆的8个台风典型,开展批量卫星资料同化和数值预报试验。对同化效果的检验和对同化前、后西太平洋副热带高压的分析表明:AMSU-A资料对台风预报有改进作用,在44%的48 h预报样本中同化后路径有改善;同化微波资料后,副热带高压的改变直接影响台风路径。 展开更多

关键词 数值天气预报 区域数值预报模式 台风 三维变分 直接同化 微波辐射资料 卫星 西太平洋副热带高压

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