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數值天氣預報(下)
日期:2001年07月24日     

    從世界上第一次成功地做出數值天氣預報以來的四十多年來,數值天氣預報模式取得了長足的發展。

在實驗室里,計算機可以模擬立體的大氣狀態,這些狀態受各種條件的影響按規定變化著。

目前世界上先進的數值預報模式中都包含了云、水汽、二氧化碳和臭氣對輻射的吸收,還考慮了輻射的散射,凝結降水的熱量釋放以及海氣之間的熱量、動量和水汽的交換,也考慮了地形及摩擦作用。

數值的解法日益精確,對大氣的描述越加細致,垂直方法可分解到20~30層,水平分解率可細到20公里。預報的精度和時效也不斷提高,一般對三天以內的重要天氣過程及其相應的強烈天氣如大風、降溫、暴雨等均可做出較準確預測。

數值天氣預報包括:氣象資料的傳輸、收集、處理、資料的分析和模式預報計算,以及預報結果的顯示、分發服務等若干個環節。

目前使用的氣象資料包括地區高空觀測站網的頂事觀測、海上浮標站、船舶及飛機裝載儀器的非定點觀測,以及雷達、衛星的高時空分辨率。它們共同構成了全球大氣的立體觀測網。通過氣象衛星進行集中行業傳輸,日夜監視著世界的天氣變化。世界上任何一個氣象中心一般都可在正點觀測后的一個小時內收集到全球的氣象信息。每次收集的信息量大約有一百萬個數值。

收集到的資料要進行解碼,并處理分布為數值模式所需要的規律網格上的資料,亦就是大氣初始狀態。然后進行數值模式的求解計算。

數值天氣預報的計算量非常巨大,做一個七天的預報,要做包括氣壓、風力、風向、溫度、濕度、高度、降雨量七個要素的模式,必須求解至少三億個以上的方程組。如此大的信息甚至幾十倍的速度完成,預報才有意義。這就必須借助高速運算的巨型計算機來完成。

現代科學技術的發展,帶動了計算機的發展,也使天氣預報更加迅速、準確、定量、客觀。各國都把最好的計算機用在氣象預測中。目前世界上用于氣象業務的計算機,計算能力最強的可達每秒7500多億次。

我國國家氣象中心使用的全球數值模式,做一個24小時預報要進行二萬億次浮點運算。目前,我國完成了一次10 天的全球中期天氣預報的計算,已是一件輕而易舉的事情了。例如,我們某一個氣象觀測站,在當天20點進行觀測,觀測完之后,馬上把氣象觀測資料傳至國家氣象中心。大約第二天凌晨二點鐘,這個觀測站的預報員,就可以通過遠程網接收到國家氣象中心提供的1~10天的中期數值天氣預報。

盡管數值天氣預報在不斷發展,但當前的水平還未達到理論上的界限。這是因為全球觀測系統在時空上還不夠密集,尤其在廣闊的海洋及高寒地區的資料更為稀少,對變化復雜的大氣中。許多物理過程和機理尚缺乏深入一步的提高。隨著大氣科學的不斷深入和科學技術的發展,數值天氣預報必將有新的發展和飛躍。

      
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