高被引論文選編

編輯：侯美亭 張萌

“數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)”主題

來(lái)源數(shù)據(jù)庫(kù)：SCI-E和CAJD（氣象與大氣科學(xué)領(lǐng)域），檢索時(shí)段：2017—2019年

英國(guó)氣象局統(tǒng)一模式（Global Atmosphere 6.0/6.1）和JULES陸面模式（Global Land 6.0/6.1）的配置——The Met Office Unified Model Global Atmosphere 6.0/6.1 and JULES Global Land 6.0/6.1 configurations.Geoscientific Model Development,2017, Vol. 10, No. 4.

英國(guó)氣象局的Walters等介紹了可應(yīng)用于不同時(shí)間尺度的英國(guó)氣象局統(tǒng)一模式和JULES（協(xié)同英國(guó)陸地環(huán)境模擬器）陸面模式（Global Atmosphere 6.0和Global Land 6.0，簡(jiǎn)稱(chēng)GA6.0/GL6.0）的最新科學(xué)配置。Global Atmosphere 6.0包含了ENDGame（大氣模式的最新動(dòng)力學(xué)框架）動(dòng)力核心，它顯著增加了中緯度的變率，改善了已知的模式偏差。隨著模式物理參數(shù)的發(fā)展，ENDGame還增加了熱帶地區(qū)的變率，從而改進(jìn)了對(duì)熱帶氣旋和其他熱帶現(xiàn)象的表征。大氣和地面參數(shù)的進(jìn)一步發(fā)展也改善了模式性能的其他方面，包括地面天氣現(xiàn)象的預(yù)報(bào)。研究還介紹了GA6.1/GL6.1，其中包含了與主流配置的一些長(zhǎng)期差異，這些差異是全球天氣預(yù)報(bào)仍然需要的。自2014年7月起，英國(guó)氣象局使用GA6.1/GL6.1進(jìn)行全球數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，同時(shí)，隨后一年其余的全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)仍采用GA6.0/GL6.0。據(jù)集來(lái)理解大氣中廣泛的過(guò)程和變化，然而不同的再分析數(shù)據(jù)可能會(huì)為相同的診斷提供非常不同的結(jié)果。平流層-對(duì)流層過(guò)程及其在氣候中的角色（SPARC）再分析相互比較項(xiàng)目（S-RIP）是一項(xiàng)使用各種關(guān)鍵診斷方法比較再分析數(shù)據(jù)集的項(xiàng)目。日本北海道大學(xué)的Fujiwara等總結(jié)了S-RIP項(xiàng)目的動(dòng)機(jī)和目標(biāo)，并廣泛回顧了再分析數(shù)據(jù)集的關(guān)鍵技術(shù)。S-RIP項(xiàng)目的目標(biāo)是探討再分析數(shù)據(jù)之間的差異、理解造成差異的根本原因，指導(dǎo)用戶(hù)在科學(xué)研究中如何適當(dāng)?shù)厥褂酶鞣N再分析產(chǎn)品，特別是SPARC的相關(guān)性，并通過(guò)建立協(xié)作數(shù)據(jù)再分析中心和用戶(hù)之間的聯(lián)系，來(lái)改善未來(lái)再分析產(chǎn)品的質(zhì)量。該項(xiàng)目主要關(guān)注于再分析數(shù)據(jù)之間的差異，雖然有時(shí)也包括對(duì)比再分析與觀測(cè)結(jié)果的業(yè)務(wù)化研究。項(xiàng)目的重點(diǎn)是對(duì)流層上部、平流層和中間層下部的診斷。

S PA R C再分析相互比較項(xiàng)目（S-RIP）介紹和再分析系統(tǒng)概述——Introduction to the SPARC Reanalysis Intercomparison Project(S-RIP) and overview of the reanalysis systems. Atmospheric Chemistry and Physics, 2017, Vol. 17, No. 2.

氣候研究界使用大氣再分析數(shù)

ALADIN-HIRLAM數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)的HARMONIE-AROME模式配置——The HARMONIE-AROME model configuration in the ALADINHIRLAM NWP system. Monthly Weather Review, 2017, Vol. 145, No. 5.

瑞典氣象和水文研究所的Bengtsson等介紹了對(duì)流尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（NWP）模式HARMONIEAROME的參考配置，該模式廣泛應(yīng)用于丹麥、愛(ài)沙尼亞、芬蘭、冰島、愛(ài)爾蘭、立陶宛、荷蘭、挪威、西班牙和瑞典的短期天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)。HARMONIE-AROME由歐洲和北非26個(gè)國(guó)家在短期中尺度NWP上合作開(kāi)發(fā)、維護(hù)和驗(yàn)證，是ALADIN-HIRLAM系統(tǒng)的一部分。HARMONIE-AROME基于ALADIN聯(lián)盟開(kāi)發(fā)的AROME模式。隨著聯(lián)合建模框架的建立，上述位于北歐和南歐的國(guó)家都實(shí)現(xiàn)和利用了AROME模式，這一活動(dòng)導(dǎo)致了模式物理參數(shù)的大量更新。本研究介紹了與AROME相比，模式動(dòng)力學(xué)和物理參數(shù)化的差異，以及重要的參考配置選擇，如橫向邊界條件、模式級(jí)別、水平分辨率、模式時(shí)間步長(zhǎng)，以及所使用的地形、地貌和氣溶膠數(shù)據(jù)庫(kù)。單獨(dú)的文件將被提供，以說(shuō)明所使用的大氣和地面數(shù)據(jù)同化算法和觀測(cè)類(lèi)型，以及提供基于HARMONIE-AROME的綜合預(yù)報(bào)系統(tǒng)（稱(chēng)為HarmonEPS）的單獨(dú)說(shuō)明。

變分和集合變分?jǐn)?shù)據(jù)同化的業(yè)務(wù)化方法綜述——A review of operational methods of variational and ensemblevariational data assimilation. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 2017, Vol. 143, No. 703.

變分法和集成法分別由不同的研究開(kāi)發(fā)小組開(kāi)發(fā)，對(duì)于數(shù)據(jù)同化，每種方法都有各自的優(yōu)勢(shì)。在過(guò)去10年左右的時(shí)間里，研究者發(fā)展了各種方式來(lái)綜合這些方法，特別是為了改進(jìn)背景誤差協(xié)方差矩陣和提高效率。這個(gè)領(lǐng)域目前已經(jīng)變得混亂，甚至對(duì)許多專(zhuān)家來(lái)說(shuō)也是如此，因此有必要總結(jié)這些方法，以顯示它們是如何工作的，又是如何相關(guān)的，它們帶來(lái)了什么好處，它們?yōu)槭裁幢婚_(kāi)發(fā)，它們是如何執(zhí)行的，以及有待改進(jìn)的是什么。為此，英國(guó)雷丁大學(xué)的Bannister介紹了基本的變分和集成技術(shù)，并展示了如何將它們組合起來(lái)以提供新的變分和混合方法。本研究的一個(gè)關(guān)鍵部分是本地化通常如何表示細(xì)節(jié)。一種特別的推動(dòng)力是發(fā)展不受線性預(yù)測(cè)模型影響的四維方法。本研究也試圖提供了最流行的公式推導(dǎo)的反演。這些在文獻(xiàn)中經(jīng)常是分散的，或者是缺失的。

（以上由侯美亭選編）

GRAPES_GFS全球中期預(yù)報(bào)系統(tǒng)的研發(fā)和業(yè)務(wù)化——《應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)》2017年第28卷第1期

沈?qū)W順等回顧了中國(guó)氣象局全球中期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)GRAPES_GFS的研發(fā)歷程，重點(diǎn)介紹了近年來(lái)在GRAPES_GFS研發(fā)過(guò)程中的重要進(jìn)展，概要闡述了這些進(jìn)展對(duì)GRAPES_GFS業(yè)務(wù)化的貢獻(xiàn)。動(dòng)力框架方面的改進(jìn)主要包括位溫垂直平流的算法、極區(qū)濾波方案、標(biāo)量平流方案、垂直速度衰減（damping）算法、提高模式分辨率等，改善了模式框架的穩(wěn)定性、計(jì)算精度以及質(zhì)量守恒性。物理過(guò)程方面的改進(jìn)主要包括RRTMG輻射方案、CoLM陸面過(guò)程方案、積云對(duì)流、邊界層過(guò)程、雙參數(shù)云物理方案以及物理過(guò)程的調(diào)用計(jì)算等，全面提升了模式物理過(guò)程的預(yù)報(bào)能力。全球三維變分同化方面，研發(fā)了模式空間三維變分（3D-Var）系統(tǒng)、資料質(zhì)量控制和偏差訂正技術(shù)、衛(wèi)星資料同化方面的相關(guān)技術(shù)等。同時(shí)，對(duì)目前GRAPES_GFS2.0的預(yù)報(bào)能力進(jìn)行了評(píng)估，總體來(lái)說(shuō)。該系統(tǒng)各項(xiàng)預(yù)報(bào)指標(biāo)全面超越GRAPES_GFS1.0，與T639相比等壓面要素預(yù)報(bào)在對(duì)流層也有明顯優(yōu)勢(shì)，降水、2m溫度等預(yù)報(bào)也優(yōu)勢(shì)明顯。

GRAPES_Meso V4.0主要技術(shù)改進(jìn)和預(yù)報(bào)效果檢驗(yàn)——《應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)》2017年第28卷第1期

黃麗萍等針對(duì)GRAPES_Meso V3.0存在的降水量偏大、模式運(yùn)行不穩(wěn)定、近地面溫度預(yù)報(bào)偏差較大、可同化資料偏少以及分辨率偏低等問(wèn)題，開(kāi)展了多方面的改進(jìn)工作：引入變分質(zhì)量控制以及探空濕度的偏差訂正，實(shí)現(xiàn)了GPS/PW資料、FY-2E云導(dǎo)風(fēng)資料以及無(wú)線電掩星資料的同化應(yīng)用，提高了模式分辨率，引入四階水平擴(kuò)散方案，調(diào)整了微物理參數(shù)化方案與動(dòng)力框架的耦合方案，完善了地面輻射能量平衡方程以及優(yōu)化了后處理雷達(dá)組合反射率因子的診斷方案，并集成所有改進(jìn)成果形成新的業(yè)務(wù)化GRAPES_Meso V4.0。批量試驗(yàn)結(jié)果表明:GRAPES_Meso V4.0降水ETS評(píng)分普遍提高，同時(shí)預(yù)報(bào)偏差明顯降低，月平均降水更接近實(shí)況，且能夠較好地刻畫(huà)雨帶細(xì)節(jié)；2 m溫度預(yù)報(bào)偏差有較為顯著的改善，大部分地區(qū)24 h預(yù)報(bào)有1～2 ℃左右的降低，有些地區(qū)有3～5 ℃的降低；GRAPES_Meso V4.0對(duì)高度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)的改進(jìn)效果比較顯著，500 hPa的溫度、風(fēng)速、位勢(shì)高度場(chǎng)的相關(guān)系數(shù)均有顯著提高，850 hPa的均方根誤差也明顯降低，整體性能明顯高于GRAPES_Meso V3.0。

MICAPS4預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)展與未來(lái)發(fā)展——《應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)》2017年第28卷第5期

高嵩等指出，以精細(xì)化預(yù)報(bào)為標(biāo)志的現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)對(duì)高時(shí)空分辨率氣象數(shù)據(jù)的應(yīng)用提出了更高的需求，而傳統(tǒng)的預(yù)報(bào)分析制作系統(tǒng)MICAPS3（Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System Version 3）無(wú)法滿足符合大數(shù)據(jù)特征的實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)相關(guān)的數(shù)據(jù)應(yīng)用。同時(shí)，模式預(yù)報(bào)和集合預(yù)報(bào)應(yīng)用已在各專(zhuān)業(yè)預(yù)報(bào)領(lǐng)域中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品正在涵蓋全部的預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)流程，而MICAPS3無(wú)法提供便捷高效的支撐。為解決上述問(wèn)題，國(guó)家氣象中心啟動(dòng)了MICAPS4建設(shè)，一方面建立了基于大數(shù)據(jù)的氣象實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)應(yīng)用技術(shù)體系，解決了氣象大數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、分析和顯示效率的關(guān)鍵技術(shù)難題；另一方面搭建了多個(gè)滿足不同復(fù)雜預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)需求的專(zhuān)業(yè)化版本。MICAPS4將信息化技術(shù)與預(yù)報(bào)技術(shù)、預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)流程緊密結(jié)合，解決了現(xiàn)代化預(yù)報(bào)方法的平臺(tái)化集成應(yīng)用與精細(xì)化預(yù)報(bào)制作的關(guān)鍵技術(shù)難題，基于MICAPS4基礎(chǔ)框架的多個(gè)專(zhuān)業(yè)版在中央氣象臺(tái)和部分省級(jí)氣象臺(tái)進(jìn)行業(yè)務(wù)化應(yīng)用推廣。基于CIMISS（China Integrated Meteorological Information Sharing System）-MICAPS4的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)環(huán)境，極大減輕了系統(tǒng)部署和本地化工作量，顯著提升了數(shù)據(jù)解析及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問(wèn)效率。

國(guó)家級(jí)強(qiáng)對(duì)流天氣綜合業(yè)務(wù)支撐體系建設(shè)——《氣象》2017年第44卷第7期

國(guó)家級(jí)強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)正在從以短期預(yù)報(bào)為主調(diào)整到短期和短時(shí)預(yù)報(bào)并重的業(yè)務(wù)格局。從強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)技術(shù)發(fā)展與服務(wù)需求的角度，楊波等重點(diǎn)介紹了國(guó)家級(jí)強(qiáng)對(duì)流天氣綜合業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)及其核心技術(shù)。該平臺(tái)以氣象數(shù)據(jù)組織和圖形化表達(dá)兩個(gè)核心要求為牽引，發(fā)展了數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)、自動(dòng)氣象繪圖系統(tǒng)和WEB檢索與顯示系統(tǒng)。數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)基于多源觀測(cè)資料、中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)和全球數(shù)值預(yù)報(bào)，發(fā)展了集約、高效的強(qiáng)對(duì)流天氣監(jiān)測(cè)和臨近預(yù)報(bào)、短時(shí)預(yù)報(bào)及短期預(yù)報(bào)等數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，是整個(gè)平臺(tái)的核心。主要核心技術(shù)包括：從不穩(wěn)定與能量、水汽、抬升與垂直風(fēng)切變等條件出發(fā)，以歸納總結(jié)的分類(lèi)強(qiáng)對(duì)流天氣概念模型為基礎(chǔ)的分類(lèi)強(qiáng)對(duì)流短期預(yù)報(bào)分析技術(shù)；應(yīng)用“配料法”發(fā)展的分類(lèi)分等級(jí)的強(qiáng)對(duì)流天氣客觀概率預(yù)報(bào)技術(shù)；強(qiáng)對(duì)流短時(shí)預(yù)報(bào)技術(shù)包括高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)釋用、多模式預(yù)報(bào)集成、對(duì)流尺度分析、實(shí)況和模式探空分析等多項(xiàng)技術(shù)，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了從過(guò)去3 h實(shí)況到未來(lái)12 h預(yù)報(bào)的無(wú)縫隙銜接；強(qiáng)對(duì)流的監(jiān)測(cè)和臨近預(yù)報(bào)技術(shù)在基于多源資料的強(qiáng)對(duì)流天氣實(shí)況與強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上，發(fā)展了基于雷達(dá)特征量、強(qiáng)對(duì)流實(shí)況、各類(lèi)強(qiáng)對(duì)流指數(shù)和預(yù)警信號(hào)等多源信息的報(bào)警技術(shù)。自動(dòng)氣象繪圖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高效、便捷地接入多種數(shù)據(jù)、自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和制圖等多項(xiàng)功能。在預(yù)報(bào)服務(wù)方面，基于WebGIS發(fā)展了縣級(jí)分類(lèi)強(qiáng)對(duì)流預(yù)警信號(hào)和國(guó)家級(jí)分類(lèi)強(qiáng)對(duì)流預(yù)警預(yù)報(bào)產(chǎn)品共享技術(shù)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流短時(shí)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的高交互性與上下互通的功能。