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中国数值天气预报业务系统70年发展
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作者 张卫民 沈学顺 +10 位作者 曹小群 孙健 吴建平 彭军 宋君强 朱小谦 王建捷 李泽椿 陈德辉 龚建东 赵延来 《气象学报》 北大核心 2025年第3期435-463,共29页
数值天气预报是天气预报业务和防灾减灾的核心科技。中国数值天气预报研究和业务应用一直受到高度重视,在基础理论研究、关键技术突破和业务系统研制方面取得了有广泛国际影响力的研究成果。在回顾中国数值天气预报技术及业务系统发展... 数值天气预报是天气预报业务和防灾减灾的核心科技。中国数值天气预报研究和业务应用一直受到高度重视,在基础理论研究、关键技术突破和业务系统研制方面取得了有广泛国际影响力的研究成果。在回顾中国数值天气预报技术及业务系统发展基础上,重点综述中国自主发展的GRAPES(Global Regional Assimilation and PrEdiction System)和YHGSM(YinHe Global Spectral Model)两大业务预报系统的重要科技进展。GRAPES在模式动力框架、四维变分资料同化、卫星资料同化技术、雷达资料同化应用、集合预报和云物理过程等方面实现了技术突破,建立了无缝隙的、包含确定性预报和集合预报系统的中国气象局数值天气预报业务体系。YHGSM持续走谱模式发展路线,突破了干空气质量守恒全球大气谱模式、集合四维变分资料同化、海-陆-气耦合集合预报等技术,建立了以高分辨率全球中期和月延伸数值预报系统为核心的数值预报体系。军队和地方自主研发的数值天气预报系统是长期坚持既定科学技术方向、学术研究和业务研制紧密结合的结果。 展开更多
关键词 数值天气预报 GRAPES YHGSM 半隐式半拉格朗日平流 格点模式 谱模式 物理过程 卫星资料同化 四维变 分资料同化 集合四维变分资料同化
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CMA数值预报模式在线交互式试验管理系统 被引量:2
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作者 王彬 胡江凯 +4 位作者 崔应杰 周斌 孙婧 赵春燕 娄盼星 《应用气象学报》 北大核心 2025年第1期110-120,共11页
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... 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。 展开更多
关键词 数值预报模式 模式试验 试验管理系统 在线 交互式
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月数值天气预报的试验研究 被引量:20
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作者 张道民 纪立人 李金龙 《大气科学》 CSCD 北大核心 1996年第4期429-438,共10页
用中国科学院大气物理研究所二室的全球谱模式做了多个例子的月预报试验,结果表明,500hPa月平均预报高度场不仅明显优于持续性预报,也优于气候预报。文章还就如何从逐日的瞬时动力预报中提取对月预报有用的信息进行了讨论,并... 用中国科学院大气物理研究所二室的全球谱模式做了多个例子的月预报试验,结果表明,500hPa月平均预报高度场不仅明显优于持续性预报,也优于气候预报。文章还就如何从逐日的瞬时动力预报中提取对月预报有用的信息进行了讨论,并指出,用加权平均代替通常使用的算术平均求得平均月预报显著地提高了预报效果。 展开更多
关键词 谱模式 数值天气预报 试验研究
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基于柔度指标的系杆拱桥损伤识别与寿命预测 被引量:15
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作者 周宇 狄生奎 +1 位作者 王立宪 项长生 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期1033-1043,共11页
提出了一种柔度曲率差变化率的损伤识别指标,通过试验验证指标的有效性,并应用于系杆拱桥算例损伤识别,进而预测其构件剩余寿命。利用系杆拱桥算例中吊杆、拱肋与横撑的多种损伤工况验证了新指标的有效性与抗噪性,基于所提损伤指标建立... 提出了一种柔度曲率差变化率的损伤识别指标,通过试验验证指标的有效性,并应用于系杆拱桥算例损伤识别,进而预测其构件剩余寿命。利用系杆拱桥算例中吊杆、拱肋与横撑的多种损伤工况验证了新指标的有效性与抗噪性,基于所提损伤指标建立损伤评估函数并构造相应曲线,用于精确定量评估损伤程度,并采用损伤评估函数预测构件剩余寿命。结果表明,柔度曲率差变化率可有效用于系杆拱桥损伤评估且噪声鲁棒性好,运用结构不同阶段的有损模态信息构建损伤评估函数的方法可行、合理,所提寿命预测方法考虑了损伤非线性累积,意义明确。建议在使用该方法诊断下承式拱桥吊杆时,宜采用拱肋振型向量构建损伤指标,实桥试验时应将振型传感器置于拱肋处。 展开更多
关键词 柔度矩阵 模型试验 数值算例 评估函数 寿命预测
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南极威德尔海区域海冰异常对初夏东亚大气环流和天气影响的数值研究 被引量:6
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作者 郑庆林 王云恒 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 1999年第2期40-48,共9页
利用经过改变用于长期数值预报的CCM1(R15L7)模式以1975年1月16日00Z模式适应场为初始场积分5个月,研究南极威德尔海附近(60°W~30°E)海冰的面积异常对东亚初夏环流转换季节的影响.发现当南极海冰偏多时,在亚洲北部冷... 利用经过改变用于长期数值预报的CCM1(R15L7)模式以1975年1月16日00Z模式适应场为初始场积分5个月,研究南极威德尔海附近(60°W~30°E)海冰的面积异常对东亚初夏环流转换季节的影响.发现当南极海冰偏多时,在亚洲北部冷空气活动在初夏仍然很多,势力还很强,东亚南北两支急流分支仍很明显,各种环流特征更偏向于冬季型,不利于东亚初夏的环流季节转换.海冰异常偏少时则相反,亚洲北部的冷空气活动明显减弱,南方暖气流势力明显加强北移,东亚的两支急流也趋于合并北抬,环流形势更接近于夏季型,海冰的减少促进了东亚初夏的环流季节转换过程. 展开更多
关键词 海冰异常 东亚 大气环流 天气影响 数值试验
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参考大气在中期天气预报和气候模拟中的应用 被引量:3
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作者 陈嘉滨 舒静君 《大气科学》 CSCD 北大核心 1994年第6期660-673,共14页
本文概述了根据应用参考大气概念提出的参考大气谱模式计算格式(或称静力扣除法)在国内外一些气象机构的中期天气预报、后处理和四维同化、以及气候模拟中的应用。计算表明,这种参考大气谱模式计算格式,能有效的减少截谱误差,明显... 本文概述了根据应用参考大气概念提出的参考大气谱模式计算格式(或称静力扣除法)在国内外一些气象机构的中期天气预报、后处理和四维同化、以及气候模拟中的应用。计算表明,这种参考大气谱模式计算格式,能有效的减少截谱误差,明显地改进中期天气预报和气候模拟。 展开更多
关键词 参考大气 中期天气预报 气候模拟
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谱模式中截断方式对月长期天气预报影响的数值研究 被引量:1
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作者 张朝林 郑庆林 宋青丽 《南京气象学院学报》 CSCD 2000年第1期29-35,共7页
以 1 992 - 0 4- 0 1 T1 2 ( GMT)北京国家气象中心的客观分析资料为初始场 ,通过对比分析 CCM1 ( R1 5 L7)和 CCM1 ( T2 1 L7)模式的月数值预报结果 ,研究了谱模式在不同截断方式下 ,水平分辨率及网格结构分布对月长期数值预报的影响... 以 1 992 - 0 4- 0 1 T1 2 ( GMT)北京国家气象中心的客观分析资料为初始场 ,通过对比分析 CCM1 ( R1 5 L7)和 CCM1 ( T2 1 L7)模式的月数值预报结果 ,研究了谱模式在不同截断方式下 ,水平分辨率及网格结构分布对月长期数值预报的影响。结果表明 :虽然以上两模式具有相同的垂直结构 ,以及相近的高斯网格格点数和计算量 ,但由于 R1 5 L7较 T2 1 L7有更为合理的水平分辨率分布 ,具有由高纬长方形 (长轴为南北向 )经中纬正方形到低纬长方形 (长轴为东西向 )的合理经向变网格分布 ,与大气中的天气系统在经向上的分布特点相近 ,使 R1 5 L7比 T2 1 L7有更好的月数值预报结果。 展开更多
关键词 谱模式 水平分辨率 数值天气预报 长期预报
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物理守恒律保真格式构造与数值预报斜压原始方程传统谱模式改进研究 被引量:12
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作者 钟青 《气象学报》 CSCD 北大核心 1997年第6期641-661,共21页
文中构造并证明了一般二次和三次物理守恒律时间差分保真格式两个构造定理,以往一些主要时间离散守恒格式构造方案可作为两个定理特例给出。它们不仅可为解决更加广泛类别的时间离散保真格式构造基本问题提供适用数学基础,而且也为结... 文中构造并证明了一般二次和三次物理守恒律时间差分保真格式两个构造定理,以往一些主要时间离散守恒格式构造方案可作为两个定理特例给出。它们不仅可为解决更加广泛类别的时间离散保真格式构造基本问题提供适用数学基础,而且也为结合已有瞬时空间离散守恒格式,解决更加广泛类别的时-空离散意义下保真格式构造基本问题提供适用的数学基础。此外,文中两个定理还可解决两大类问题的线性和非线性计算不稳定性问题。斜压原始方程传统半隐式全球谱-垂直有限差分模式目前是世界上许多国家的业务预报和大气环流模式。本工作利用文中新构定理,构造并且实现了斜压原始方程全球谱-垂直有限差分模式半隐式高阶全能量守恒方案。以往该项基本问题无论在理论还是实践上长期以来一直都未能得到解决。该项全能量守恒半隐式全球谱模式方案适用于实测资料的长时间数值预报积分。使用FGGE夏季资料进行的13个个例30d数值积分实验表明:新型全能量半隐式保真方案可以有效地改进传统预报方案中关于能量质量守恒性质的系统性偏差。值得注意的是,实验统计分析还显示:在本文实验条件下,传统方案中由于时间离散过程中原物理守恒律性质破坏导致的系统误差(简称Z类误差),对于实验总体均方根系统误差的贡献? 展开更多
关键词 斜压 原始方程谱模式 数值预报 物理守恒律
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有限区域模式侧边界处理方案的比较试验 被引量:1
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作者 顾建峰 《气象》 CSCD 北大核心 1998年第5期34-38,共5页
用中尺度模式(MM5)与国家气象中心全球谱模式相嵌套,比较了三种侧边界处理方案对1997年3月华东地区27个测站地面要素预报质量的影响,发现不同侧边界条件对内域预报质量的影响存在一定的差异。
关键词 有限区域模式 侧边界条件 地面要素 比较试验
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印刷品原色油墨光谱预测中减色线性经验空间的建立 被引量:1
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作者 李玉梅 何颂华 +1 位作者 陈浩杰 陈桥 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2542-2548,共7页
在半色调印刷品原色油墨光谱预测技术中,在原光谱反射率空间进行主成分分析得到的代表性基向量数目会大于实际所使用的原色油墨数目,即光谱反射率空间并不适用光谱预测,且主成分分析得到的基向量会出现负值,没有物理意义。针对上述问题... 在半色调印刷品原色油墨光谱预测技术中,在原光谱反射率空间进行主成分分析得到的代表性基向量数目会大于实际所使用的原色油墨数目,即光谱反射率空间并不适用光谱预测,且主成分分析得到的基向量会出现负值,没有物理意义。针对上述问题,建立了一个减色线性经验空间模型及其空间转换模型,并探究了影响经验空间线性程度n值的因素,通过实验及优化算法创新性找到确定最佳n值的方法,并在该减色线性经验空间进行半色调原稿原色油墨的预测实验。实验结果表明,在不同n值下,选取原始光谱反射率R_m和重构光谱反射率R_(recon)的f范数平方值的最小值对应的n值做为建立线性经验空间确定最佳n值的方法是有效的;为了将纸张和油墨类型对空间转换因数n的影响程度减到最小,最终确定n值为3.5;在减色线性经验空间进行印刷品原色油墨数目预测,得到的代表性基向量数目恰好等于实际印刷使用的原色油墨数目4,进行原色油墨光谱预测,预测的4色油墨除K色外,其他CMY色与实际原色油墨光谱相比拟合度GFC均大于99.9%。即所提出的优化n值的新方法建立的减色线性经验空间是一个可作为半色调印刷品原色油墨数目预测和光谱预测的有效线性空间。 展开更多
关键词 光谱颜色复制 减色线性经验空间模型 空间转换模型 原色油墨数目预测 光谱预测
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ECMWF驱动场谱逼近对浙江超强台风“利奇马”(2019)精细化数值预报的影响 被引量:10
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作者 董美莹 陈锋 +1 位作者 邱金晶 冀春晓 《大气科学》 CSCD 北大核心 2021年第5期1071-1086,共16页
为提升高分辨率区域数值天气预报模式性能,基于高质量的ECMWF全球预报模式产品和动力谱逼近方法优势,本文以2019年重创浙江的超强台风“利奇马”为例,探讨了ECMWF驱动场水平风场谱逼近技术对浙江台风精细化预报性能的影响。结果表明:(1... 为提升高分辨率区域数值天气预报模式性能,基于高质量的ECMWF全球预报模式产品和动力谱逼近方法优势,本文以2019年重创浙江的超强台风“利奇马”为例,探讨了ECMWF驱动场水平风场谱逼近技术对浙江台风精细化预报性能的影响。结果表明:(1)谱逼近对路径预报影响较明显,逐小时路径误差最大修正可达80 km。谱逼近的垂直层次选取对于谱逼近效果有一定影响,总体上800 hPa高度以上谱逼近对台风路径和强度预报改进最佳。(2)谱逼近对浙江台风大风和强降水精细化预报均有大幅改进,对于8级以上大风ETS评分平均改进率为8.0%,最大改进率达20.8%;对最强日降水的暴雨、大暴雨以上降水TS评分改进幅度达11.8%、26.2%。(3)谱逼近对台风路径西偏和浙西南风雨高估的改进主要与对流层形势场及台风引导气流修正、近地层风力减弱、局地山脉地形降水增幅作用减弱有关。 展开更多
关键词 ECMWF 谱逼近 台风 利奇马 精细化数值预报
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列车人工气候室飘雪实验参数设计研究
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作者 梁士民 张泽群 +5 位作者 田忠浩 赵维豪 肖健 胡松涛 石宝山 李斌 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4321-4332,共12页
列车驾驶员视野能见度直接关乎行驶安全,国际标准规范CEN-TR 16251中要求列车需进行覆雪实验,但目前规范中并未明确飘雪实验参数设置。为明确列车人工气候室飘雪实验参数,并满足均匀覆雪要求,以某列车人工气候室为研究对象,综合考虑冰... 列车驾驶员视野能见度直接关乎行驶安全,国际标准规范CEN-TR 16251中要求列车需进行覆雪实验,但目前规范中并未明确飘雪实验参数设置。为明确列车人工气候室飘雪实验参数,并满足均匀覆雪要求,以某列车人工气候室为研究对象,综合考虑冰雪粒径、初始风速和人工气候室风速等参数,依据列车人工气候室飘雪过程冰雪粒子运动特性预测模型,设计9个实验工况,并进行数值模拟及优化。研究结果表明:当列车头模型加入后,会引起气候室内气流组织产生变化,影响冰雪粒子的运动特性,降低预测模型的准确性,进而导致依据预测模型设计的9个实验工况中,仅有5个工况的列车头冰雪粒子捕捉率达到了85%~96.7%,列车头冰雪粒子覆盖率达到80%~85.7%,能满足列车头玻璃均匀覆雪要求,另外4个设计工况未能满足列车头玻璃均匀覆雪要求。进一步地,采用正交实验法优化不满足要求工况中的设计参数,结果显示,优化后列车头冰雪粒子捕捉率最大可达64%~98.1%,列车头冰雪粒子覆盖率可达80.1%~92.2%。本文以“均匀覆雪,兼顾节能”为原则,设计、优化并最终确定了能满足列车头玻璃均匀覆雪要求的9个实验室测试工况,结果可为列车人工气候室飘雪实验提供指导。 展开更多
关键词 飘雪实验 列车人工气候室 飘雪预测模型 数值模拟 均匀系数
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