Transcript 数值天气预报业务
现代天气业务的特点和对 预报员的新要求 四川省气象局 马 力 2011年3月14日 • 问题的提出——天气业务面临着什么新问 题 • 现代天气业务体系的特点和要解决的重点 问题 • 现代天气业务中，预报员的作用和对预报 员的新要求 • 如何做一个优秀的预报员 问题的提出 ——天气业务面临着什么新问题 问题的提出 • 1、来自于气象减灾防灾、各种专业领域气 象服务需求的新问题 • 精细化：时间（分钟级）、空间（乡、 村、灾害点） • 准确、定量、定时、要素：最强时段、持 续时间，最强范围 • 多种时间尺度：分钟级——一个月（延伸 期） • 据不完全统计，2010年汛期四川共转移疏 散近200万人，其中成功获救1万多人（眉 山、德阳、绵阳、广元、达州、广安、乐 山等地） • 地方政府已经提出预报精确到乡镇的问题 （约100平方公里方圆） • 山洪灾害已经提出了5分钟降水量10毫米的 指标，空间精确到山洪点 问题的提出 • 2、来自于探测能力的提高 • 出现了多种新资料——它们给我们带来了什么新 信息？ • 地面自动观测站网使要素观测的时、空密度都得 到了极大的提高 • 雷达探测使中小尺度天气系统内部结构可探 • L波段踏空雷达使边界层结构清晰化 • GPS/MET使水汽监测时空密度加大 • 卫星云图、闪电定位、风廓线仪 • 上述多种资料相互之间的关系——多种资粮融合 的分析方法 问题的提出 • 3、来自于天气分析能力有待提高 • 分析新资料——得到新认识——获取新知 识——找到新指标——尽力新概念模型— —制作新工具—— • 建立现代天气业务技术体系：组织结构、 各级分工、技术手段的建立 日本天气业务当前的水平 • 数值模式：达到仅次于EC • 全球模式——TL059，约20KM，60层， 216小时 • 区域模式——5KM，3小时一次，未来15到 33小时，定量降水 • 局地模式——2KM，3小时一次，未来9小 时，定量降水， 日本天气业务当前的水平 • 精细预报： • 把东京分成53个区，每个区小余10平方公 里（街道级） • 局地模式加客观外推方法制作甚短期降水 预报，30分钟发布一次降水预报，未来6小 逐时降水量，土壤含水指数预报格距1km 日本天气业务当前的水平 • 数值预报产品解释应用： • 方法：神经网络、卡尔曼滤波、频偏校正、对数 回归等 • 产品：5公里格点未来24小时逐3小时降水量，未 来3小时逐小时最大降水量，2小时内超过1毫米 的江水概率，未来3小时雷暴概率，格点最高、最 低、平均温度逐小时预报，格点10分钟平均逐小 时风向、风速、最大风速，格点逐3小时晴、云、 雨、雪预报，格点日最小湿度预报。 现代天气业务体系的特点和要解决 的重点问题 与世界水平相比，我国天气预报准确率、 精细化程度、服务水平还有较大的差距 • 1、天气预报的准确率和精细化水平仍有待进一步提 高； • 2、数值预报的变分同化技术、模式物理过程的优化 改进以及模式产品的解释应用水平与世界先进水平有 较大差距； • 3、卫星、雷达、风廓线等多种资料在天气业务中的 有效应用不足； • 4、临近预报、精细化预报以及集合预报等新技术在 天气业务中未得到广泛应用； • 5、科学合理的天气预报业务布局尚未形成； • 6、预报员在天气预报业务中的主观能动作用发挥不 够。 现代天气业务2008年主要指标对比及2015年 发展目标 国际（2008年） 中国（2008年） 全球模式可用预报（天） 中国2015年发展目标 T639：6.5 欧洲中心：8.5 GRAPES：7 全球模式≥10mm降 水预报TS评分 24小时 0.22 0.27 0.25 48小时 0.18 0.25 0.20 区域模式≥10mm降 水预报TS评分 24小时 0.21 0.24 48小时 0.16 无国外区域模式对中国区域的预 报资料 台风路径预报误差 （公里） 24小时 114 美国：106，日本：118 100 48小时 194 美国：211，日本：206 175 台风强度预报误差 （米/秒） 24小时 4.8 美国：4.4 4.5 48小时 7.0 美国：6.0 6.5 24小时 15 美国：28 18 48小时 13 美国：21 15 最高温度 省级：65 美国：80 70 最低温度 省级：70 美国：80 75 气象要素预报空间分辨率 分县预报 格点：5公里 格点5公里、乡镇 气象要素预报时间分辨率 24小时内12小时间隔 美国：24小时内3小时间隔 24小时内3小时 灾害性天气预警时效 无统计结果 美国：2007-2008年平均13分钟 15-30分钟 暴雨预报准确率（%） 温度预报准确率（%） （24小时绝对误差 ≤2℃站点比率） 0.18 我国提出发展现代天气业务 • 气发[2007]477号（ 《中国气象局关于发展现代 气象业务的意见》）提出发展现代天气业务： • 标志：预报的精细化发展 • 精细化预报：准确的、高时空分辨率的、涵盖不 同天气现象、适应不同用户需求的预报 • 核心：提高精细化基础上的预报准确率 • 支撑：以数值预报等现代预报技术的发展、多种 资料和预报技术的综合应用、能够驾驭现代科学 技术的预报员队伍 我国提出发展现代天气业务 • 现代天气业务包括：数值预报、天气预报、 产品检验评估、综合分析预报平台以及合 理的业务布局和业务流程等方面 • 其突出特征：天气业务核心技术和支撑手 段的现代化，业务流程的合理化，业务产 品的精细化和业务分工的专业化 现代天气业务技术体制发展目标： • 到2015年，初步建立布局合理、功能完整、技术先进的现代天气 业务。 • 1、实现以GRAPES为主体的全球/区域四维变分同化系统及GRAPES 和T639数值预报系统的业务稳定运行； • 2、以灾害性天气为主要内容的天气监测分析和预报警报业务得 以完善，预报的提前量和准确率得到有效提升； • 3、气象要素预报、定量降水预报和灾害性天气落区预报的精细 化和准确率进一步提高； • 4、发展延伸期天气预报技术，预报能力明显提高；集合预报技 术在中期和延伸期预报及灾害性天气概率预报中普及应用； • 5、预报员应用中尺度模式产品诊断分析能力和综合分析多种资 料的能力明显提高；、 • 6、初步实现天气业务技术和支撑手段的现代化，业务流程的合 理化，业务产品的精细化以及业务分工的专业化。 现代天气业务主要任务 • • • • • • • 核心：提高天气预报准确率和精细化 重点任务： 数值预报业务系统建设 专业化监测预报业务和技术系统研发 多种观测资料综合分析应用 集约化预报业务流程调整与完善 专家型预报员团队建设 现代天气业务发展的主要任务： • （一）数值天气预报业务 • 在进一步改进和深化T639业务模式应用的基础上， 发展建立以GRAPES模式为基础的数值预报业务系 统及动力和统计相结合的数值预报产品解释应用 业务。 • （二）天气分析业务 • 以多种观测资料和数值预报产品的综合应用为基 础，以MICAPS系统为平台，逐步从以天气尺度分 析为主的业务向天气尺度与中尺度分析相结合的 业务转换。 现代天气业务发展的主要任务： • （三）天气预报业务 • 以多种资料融合技术和高分辨率数值预报产品为 基础，提高灾害性天气快速诊断和短时临近预报 水平。以数值预报产品释用技术和预报员经验为 依托，发展精细化气象要素短期预报业务，特别 是定量降水预报业务。利用动力和统计相结合的 技术，完善灾害性天气落区短期预报业务。以集 合数值预报为依托，提高降水、灾害性天气和其 他极端天气的概率预报水平。依托超级集合预报 改进完善中期预报业务、发展延伸期预报业务， 逐步建立无缝隙预报业务体系。 现代天气业务发展的主要任务： • （四）预报技术总结和产品检验业务 • 在各级气象部门建立常态化的预报技术总结机 制，推进预报技术总结的系统化和深度发展。加 强天气业务产品的检验。 • （五）预报业务的技术系统 • 按照“统一设计，有序实施”的原则，逐步建立 集约化的基本天气预报业务技术系统。发展全国 通用的气象信息综合分析处理系统（MICAPS）， 发展全国标准化与地方化结合的短时临近预报业 务系统（SWAN），建立全国精细化预报产品共享 数据库(NWFD)。 关键技术： • • • • （一）观测资料分析与应用技术 （二）中尺度天气分析技术 （三）短时临近预报和检验技术 （四）定量降水估测（QPE）与预报（QPF）技 术 • （五）台风预报技术 • （六）数值预报产品释用技术 • （七）基于集合预报的概率预报技术 我们的打算 • • • • • • 山洪灾害精细化预报服务试点： 对多种资料融合分析能力 中尺度分析能力——指标、概念模型 区域数值预报和RUC 数值预报产品解释应用 获取精细的QPE、QPF（山洪指标、小流域面雨 量、汇流模型） • 建立短时临近预报、现报业务流程 • 各级分工、发布系统 • 预报员队伍 我们的打算 • 专业化的预报服务需求： • 要素预报（温度、降水、大雾、雷电、冰 冻） 数值产品预报解释应用方法 • • • • • 客观应用、经验应用 集合预报、超级集合预报 降尺度应用 PP法、MOS法 从预报量入手——多模式集成（并细化、 插值） • 从预报因子和指标入手 • 从环流型入手 现代天气业务中，预报员的作用和 对预报员的新要求 灾害性天气气候预报预测水平稳步提高 1、以自主研发的GRAPES模式投入业务试用为标志，我国数值预报 业务发展形成了引进吸收与自主研发并重的新格局，初步构建了包 括全球和区域模式预报系统、集合预报系统及专业数值预报系统在 内的较为完整的数值预报体系。数值预报能力逐步提高，全球中期 数值天气预报系统(T639L60)可用预报时效达到了6.5天； 2、开展了精细化的气象要素预报和定量降水落区预报业务。初步 建立了台风、暴雨、强对流、寒潮、高温、大雾、沙尘暴等灾害性 天气的临近、短时和短期监测预警业务；开展了中期旬降水量、平 均温度距平和天气过程预报,开展了11--30天的延伸期预报业务试 验； 3、初步形成了以数值天气分析预报产品为基础，以气象信息综合 分析处理系统（MICAPS）为工作平台，预报员综合应用各种观测资 料、技术和方法制作各种时效天气预报产品的技术路线； 4、近10年24小时暴雨预报准确率提高了5％，台风24、48小时路径 预报和沙尘暴数值预报水平达到了世界先进水平。 一、中央气象台预报业务水平 中央台预报员历年24h降水预报年平均TS评分 0.7 0.6 降水预报准确率 保持稳定略有上升 小雨 中雨 大雨 暴雨 大暴雨 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 99年 00年 01年 02年 03年 04年 05年 06年 07年 08年 09年 10年 中央台预报员历年48h降水预报年平均TS评分 0.7 0.6 0.5 小雨 中雨 大雨 暴雨 大暴雨 0.4 0.3 0.2 0.1 0 99年 00年 01年 02年 03年 04年 05年 06年 07年 （注：2010年截止到8月31日） 08年 09年 10年 北京市气象台２４小时降水预报准确率变化图 １０多年来，我国天气预报质量评分曲线，呈现上升的 趋势。按国际通用标准来评，目前对于小雨的预报准确率为 ６０％，暴雨接近２０％，台风的路径误差约为１２０公 里。 预报员的预报质量高于数值预报的质量 降水技巧评分 预报员的降水空、漏报和系统偏差最小 降水漏报 降水系统偏差 降水空报 在中央台指导预报基础上，省级预报质 量有提高 2010年7月全国晴雨预报技巧评分 2010 年 7 月 最 高 气 温 SST 2010 年 7 月 最 低 气 温 SST 在省级台指导预报基础上，市州级预报 质量又有提高 数值预报能力评价 数值预报大尺度环流系统演变的中期预报能力已超过预报员 的经验预报能力 天气或次天气尺度系统发生发展的短期形势预报水平，达到 了预报员的经验预报水平 基本天气要素的数值预报精度接近经验预报精度 热带气旋模式路径预报也基本具有了与预报员经验预报同等 的水平 数值预报对灾害性天气的预报能力还十分有限，预报员应当 正确把握这个度 严格进行预报质量实时考核，预报质量 可以大幅度提高 • 重庆局实行了城市要素预报质量实时 考核后，准确率提高了5个百分点，从 后位一跃为全国前茅！ • 四川是州局24小时预报质量高于省台， 而48、72小时预报质量却低于省台， 这是为什么？ 小结： • 1、对于不断提高预报准确率，预报员 的作用永远是最重要的，预报员有很 大的发展空间，并且有发挥自己聪明 才智的很好的舞台 • 2、预报员用心分析，发挥潜能，对提 高预报准确率帮助极大 如何做一个优秀的预报员 天气预报是一项对人要求很高的工作 • 责任重大，要求有高尚的人格品德，有极强的责任意 识、服务意识、牺牲和奉献精神 • 难度大，对人的脑力要求高，是高强度脑力工作 • 实践性，善于积累经验 • 大气科学技术水平所限，要求有过硬的心理承受能力 和宽广的胸怀 • 高科技行业，要求掌握多种高科技知识和专业技能 • 科学性，预报员是大气演变第一线的研究者 • 是发展中的学科，需要持续不断的终身的学习 归纳成六个条件（李泽椿院士）： 1．有丰富的经验 具有丰富的中国天气，特别是所在的 责任区天气系统演变规律、影响程度、服 务方式方面的经验。 2．会应用现代技术工具 熟悉现代科学技术应用手段，善于应 用雷达、卫星及其他探测手段的数据和NWP 的产品，平台技术。 3．具有科学观 善于提炼业务实践中所发现的关键科学问题，能找到 可行的解决途径，正确地了解其结论和应用。能发现研究 部门研究成果在自己工作中应用的可能性。 4．知识广泛性 了解社会各服务对象对气象的需求，各学科领域与气 象的关联，敏感领导、公众所关心的问题，及时开展服务 与研究。 5．重视集体性 有团队精神，强烈的责任感，踏实认真工作，容人的 胸怀，民主的风气。 6. 敬业、执着 时代要求 • 建立新的知识体系（新资料、中尺度） • 学习了解更多的新的观测手段及探测资料 的特点 • 清楚新的业务布局、分工带来的新问题 （本地中尺度、补充订正问题） 结合省地情况预报员应作什么？ 1.多种资料在天气预报业务中融合。 2.数值预报、天气图分析背景基础上，应用卫星云图 产品，构思局地天气系统结构。 3.雷达回波分析，反映局地中尺度天气系统生消和变 化特征，形成行业有效的临近天气预报（包括各要素特 征）。 4.中尺度对流系统触发物理条件和发生发展的局地环 境场特征研究，构建在本省（地）取得的各种资料基础的 中尺度天气图。 5.建立适合职责范围内的临近预报短时预报技术、规 范、流程并用于实际业务，不断检验和改进。 6.清楚数值天气预报产品的优势和弱势，并将其应用 于天气预报、构建影响局地天气变化的物理模型和演变 情景，积累经验，使NWP预报“增值”。 7.培养自己拥有扎实的业务基本技能，熟记本地灾害 性天气个例库和其发生的指标，熟练运用概念模型；熟 记每一个天气符号。 8.在每一次过程的技术总结中，不拘泥于形式，都善 于发现问题，敢于挑战书本上和已经成为“惯例”的知 识。 9.各种专业化的气象服务手段，风能场运行，阴雨 对太阳能影响应急事件的气象服务，电线结冰、地质水文 气象，城市特殊预报。 10.需要实地了解各地的地形、气候背景等知识。 把自己定位成预报科学家 • 定义: • 预报员：对预报规律有总结了解，兼负预报值班 责任、实时应用，有成绩效果。 • 预报科学家：对天气预报中所发生的问题有系统 地研究，特别是对自己所从事的预报对象的特殊 变化机理、规律进行研究，并应用于实践取得验 证和效果。 • 两者差别：深入性、系统性、开拓性上升到理论 性，最后都有实用性。 对自己的要求 • 1、克服浮躁心态（对现有目标的专注度、耐心 度、切实际 ），做到：不盲目攀比、有务实精神 （不做表面文章，只顾形式、不顾内容） 、 遇 事善于思考 （不人云亦云） • 2、养成深究的习惯（是什么、为什么、怎么 办），保持一颗好奇心、克服困难的决心 • 3、善于总结归纳，积累经验，并不断提高；要敏 感、善于发现问题 • 4、基本业务技能扎实 • 5、具有不断学习新知识的愿望和能力 年轻人要规划好自己的一生 • • • • • • • 大学毕业23岁——工作年头37年（女32年） 5年后——工程师——28岁 5年后——高工——33岁 5年后——正研四级——38岁还可工作22年 3年后——正研三级——44岁还可工作16年 3年后——正研二级——47岁还可工作13年 ——努力成为院士（70岁以前都可以） • 关键是工作后的最开始3——5年， 养成良好的工作习惯和工作态度。 几个误区 • 1、科学研究很高深，一般人做不到 • 2、正研的要求十分高，很难达到 • 3、只有高智商的人才有可能做出突出的成 果 有志者追求最大限度地实现自己 的人生价值 • 最大限度地实现自己的人生价值：凭 着自己的才干赢得社会的承认，充分 发挥自己的聪明才智干一番事业。 • 实现自我价值基本的途径：当现实由 不得自己“自由选择”时，则无论在 什么地方、在什么岗位上，都认真地 做好每一件该做的事情，发挥应有的 作用。 从何作起？ 专业方向——锲而不舍，用心其中，有兴 趣、主动工作 思想方法——科学思维，认真分析，建立 可 行之上 工作方式——追求创新，立足实地，追求 实 效 目的要求——使NWP模式预报有“增值”能 力 应用效果——预报员要为用户制作最佳的