福建省氣象局
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福建省天氣氣候預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)技術(shù)發(fā)展報(bào)告
福建省氣象局*
該文系統(tǒng)總結(jié)了福建省天氣氣候預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀,分析了福建省天氣氣候預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn),提出了發(fā)展趨勢(shì)和戰(zhàn)略對(duì)策。21世紀(jì),天氣氣候預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)要大力推進(jìn)氣象科技創(chuàng)新,研制客觀、精細(xì)的天氣預(yù)報(bào)技術(shù)和方法,增強(qiáng)氣象防災(zāi)減災(zāi)和對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的服務(wù)能力,為海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)及我省的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供強(qiáng)有力的氣象科技支撐與安全保障。
天氣氣候 預(yù)報(bào)技術(shù) 發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì) 戰(zhàn)略對(duì)策
隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)發(fā)展成果的引入和大氣科學(xué)本身的發(fā)展,天氣監(jiān)測(cè)已經(jīng)從低分辨率、有限視野的間歇常規(guī)觀測(cè)向遙感信息與常規(guī)觀測(cè)相結(jié)合的高分辨率、多方位連續(xù)監(jiān)測(cè)方向轉(zhuǎn)變;同時(shí)天氣預(yù)報(bào)亦從傳統(tǒng)的天氣氣候理論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)與預(yù)報(bào)員半經(jīng)驗(yàn)半理論的定性方法,發(fā)展到以數(shù)值天氣預(yù)報(bào)為基礎(chǔ),以人機(jī)交互處理系統(tǒng)為平臺(tái),綜合應(yīng)用多種科學(xué)技術(shù)和方法的新時(shí)代;預(yù)報(bào)方式也從分析大氣表象演變逐漸向深入考慮大氣運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在規(guī)律轉(zhuǎn)變。數(shù)值天氣預(yù)報(bào)以其能夠反映大氣物理規(guī)律的優(yōu)勢(shì),被認(rèn)為是最有效解決天氣預(yù)報(bào)問題的科學(xué)途徑。遙感等非常規(guī)觀測(cè)信息和數(shù)值預(yù)報(bào)已成為當(dāng)今氣象工作者進(jìn)行天氣監(jiān)測(cè)、分析和預(yù)報(bào)的最重要的技術(shù)基礎(chǔ)。天氣預(yù)報(bào)正在逐步向客觀化、精細(xì)化、自動(dòng)化方向發(fā)展。
但是,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民眾生活水平的提高,目前天氣預(yù)報(bào)的精細(xì)化程度和準(zhǔn)確率還不能完全滿足國家和社會(huì)的需求,尤其是突發(fā)性、異常災(zāi)害性天氣如局地短時(shí)強(qiáng)降水、強(qiáng)對(duì)流等小概率事件,當(dāng)前的氣象科技水平還不可能作出有較長(zhǎng)提前量的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。因此,進(jìn)一步總結(jié)我省天氣氣候預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)技術(shù)發(fā)展的狀況,分析面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇,明確今后一段時(shí)間的發(fā)展方向,是十分必要的。
經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和減災(zāi)防災(zāi)要求提供高準(zhǔn)確率和較長(zhǎng)時(shí)效的氣象預(yù)報(bào),數(shù)值天氣預(yù)報(bào)是氣象工作者進(jìn)行天氣分析和預(yù)報(bào)不可缺少的重要手段,數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品成為了現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。經(jīng)過過去20多年的努力,我國數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)從無到有,逐步壯大,目前已建立起比較完整的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系,北半球中期數(shù)值預(yù)報(bào)可用時(shí)效達(dá)6天,水平分辨率達(dá)到30公里,與發(fā)達(dá)國家的差距逐步縮小。
1995年,福建省氣象局開始進(jìn)行中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)試驗(yàn)研究,1997年5月建成“福建省中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)”并在省氣象臺(tái)進(jìn)行業(yè)務(wù)試驗(yàn),模式框架采用MM4中尺度模式框架,預(yù)報(bào)時(shí)效24小時(shí),在HP5/75 586微機(jī)上運(yùn)行。
2003年8月,福建省氣象局引進(jìn)了含有24個(gè)CPU的SGI Origin350高性能計(jì)算機(jī),用于中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)的業(yè)務(wù)運(yùn)算。同年10月,福建省氣象局與中國科學(xué)院合作開發(fā)了基于MM5V3中尺度模式框架的新一代中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式,在省氣象臺(tái)投入業(yè)務(wù)運(yùn)行。系統(tǒng)采用兩重網(wǎng)格嵌套,細(xì)網(wǎng)格分辨率為10公里,模式每天運(yùn)行2次,預(yù)報(bào)時(shí)效為60小時(shí)。預(yù)報(bào)產(chǎn)品包括站點(diǎn)、格點(diǎn)常規(guī)氣象要素和物理量等,供省內(nèi)各級(jí)氣象臺(tái)預(yù)報(bào)員參考使用。
2006年,在已建立的福建省中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式基礎(chǔ)上,開展基于參數(shù)化方案的集合預(yù)報(bào)的業(yè)務(wù)試驗(yàn)研究。
2.2.1建立了較先進(jìn)的預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)平臺(tái)
隨著氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展,衛(wèi)星遙感、雷達(dá)探測(cè)和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的不斷豐富,預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中獲得的氣象信息大量增加。為了能使預(yù)報(bào)員快速方便地分析和綜合應(yīng)用各類氣象信息,1996年,中國氣象局組織開發(fā)了新一代天氣預(yù)報(bào)人機(jī)交互處理系統(tǒng)——?dú)庀笮畔⒕C合分析處理系統(tǒng)Micaps(Meteorological Information Comprehensive Analysis And Process System)。該系統(tǒng)是與衛(wèi)星通訊、數(shù)據(jù)庫配套的支持天氣預(yù)報(bào)制作的人機(jī)交互系統(tǒng),具有強(qiáng)大的各類氣象信息綜合處理顯示功能,可以快速檢索各種氣象數(shù)據(jù),疊加、動(dòng)畫顯示各類氣象數(shù)據(jù)的圖形和圖像,可對(duì)各種氣象圖形進(jìn)行編輯加工。1997年,該系統(tǒng)1.0版本在全國氣象部門正式投入使用。福建省氣象臺(tái)在應(yīng)用基礎(chǔ)上,于1999年完成了Micaps系統(tǒng)的本地化開發(fā)工作和新業(yè)務(wù)工作流程的制定,并在預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中加以應(yīng)用。同時(shí),福建省自行研發(fā)的“中尺度氣象信息集成顯示系統(tǒng)”和“新一代天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)”也一并投入應(yīng)用。這些系統(tǒng)將圖形圖像處理技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、多種顯示功能和編輯功能有機(jī)地結(jié)合在一起,為預(yù)報(bào)員提供了非常方便的工作平臺(tái),不但為預(yù)報(bào)員提供數(shù)量眾多、門類齊全的各種天氣預(yù)報(bào)信息,還實(shí)現(xiàn)了天氣預(yù)報(bào)制作的現(xiàn)代化流程,使天氣預(yù)報(bào)的作業(yè)方式發(fā)生了根本的變化,實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)的手工作業(yè)方式向人機(jī)交互處理方式轉(zhuǎn)變。先進(jìn)的氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)平臺(tái)的建立,為提高天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率奠定了良好的基礎(chǔ)。
2.2.2預(yù)報(bào)手段和方式發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變
在過去幾十年來,特別是上世紀(jì)90年代以前,由于氣象觀測(cè)資料和計(jì)算機(jī)能力的限制,天氣預(yù)報(bào)考慮的總是槽來脊去,變壓、變溫的大小,風(fēng)向風(fēng)速輻合輻散等,沒有較好或較多的方法與工具。如今隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)平臺(tái)的建立應(yīng)用,天氣預(yù)報(bào)能夠從分析各種物理量場(chǎng)入手,了解天氣系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及大的環(huán)流形勢(shì)、各系統(tǒng)之間、上下層之間的相互關(guān)系,預(yù)報(bào)的手段和方式發(fā)生了根本的變化。
隨著我國數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的更新?lián)Q代,20世紀(jì)90年代中后期,在推進(jìn)衛(wèi)星氣象綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)重點(diǎn)工程建設(shè)的同時(shí),中國氣象局提出了“以數(shù)值分析預(yù)報(bào)產(chǎn)品為基礎(chǔ),以人機(jī)交互系統(tǒng)為工作平臺(tái),積極研制各種預(yù)報(bào)技術(shù)方法,提高綜合分析、集成和預(yù)報(bào)決策能力”的天氣預(yù)報(bào)新的技術(shù)路線以及逐級(jí)指導(dǎo)的業(yè)務(wù)體制改革要求,提出了天氣預(yù)報(bào)要向“定時(shí)、定點(diǎn)、定量”的精細(xì)化方向發(fā)展的要求。數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)試驗(yàn)和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的天氣學(xué)釋用等多種預(yù)報(bào)技術(shù)研究開發(fā)及預(yù)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)入了積極探索和快速發(fā)展中。
此間,福建省氣象部門積極組織了數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的釋用研究,以數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品為基礎(chǔ),研制了分縣氣象要素預(yù)報(bào)、前汛期區(qū)域性暴雨短期客觀預(yù)報(bào)、臺(tái)風(fēng)暴雨短期客觀預(yù)報(bào)、冰雹強(qiáng)對(duì)流天氣短期預(yù)警等預(yù)報(bào)方法。近年來,我省氣象部門大量的研究工作和技術(shù)交流,主要集中于對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨、強(qiáng)對(duì)流等災(zāi)害性天氣過程和本省疑難天氣進(jìn)行各種類型的診斷分析、數(shù)值模擬、數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品能力檢驗(yàn),尋求預(yù)報(bào)判別指標(biāo),使災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)能力有了很大提高。例如,參加國家“八五”科技攻關(guān)計(jì)劃《臺(tái)風(fēng)、暴雨災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)技術(shù)研究》,對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑突變、移速突變和暴雨突變氣候特征和環(huán)流形勢(shì)特征進(jìn)行了系統(tǒng)分析,提出了熱帶云團(tuán)、東風(fēng)波等對(duì)臺(tái)風(fēng)疑難路徑的影響、北上臺(tái)風(fēng)尾流暴雨云團(tuán)和幾種特殊地形對(duì)臺(tái)風(fēng)區(qū)域性大暴雨的影響,分別建立了臺(tái)風(fēng)暴雨突增和路徑突變、移速突變?cè)\斷預(yù)報(bào)方法。參加國家“九五”攀登專項(xiàng)計(jì)劃《海峽兩岸及鄰近地區(qū)暴雨試驗(yàn)研究》項(xiàng)目,通過數(shù)值模擬和數(shù)值試驗(yàn),探討臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)中尺度暴雨的物理機(jī)制和地形對(duì)臺(tái)風(fēng)中尺度暴雨增幅作用,研究建立了福建臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)中尺度暴雨的診斷分析預(yù)報(bào)方法。
以前的中期天氣預(yù)報(bào)主要是制作旬報(bào),作旬降水量、平均氣溫和降水天氣過程的預(yù)報(bào)。其中旬降水量和平均氣溫預(yù)報(bào)采用的是統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法,降水天氣過程也主要應(yīng)用周期外推和統(tǒng)計(jì)規(guī)律來作出預(yù)報(bào)。隨著中期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建立,中期天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)也發(fā)生了根本性的變化。到上世紀(jì)90年代后期,歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)中心的預(yù)報(bào)產(chǎn)品可用時(shí)效達(dá)到8天,我國的也已達(dá)到6天。中期天氣預(yù)報(bào)在預(yù)報(bào)技術(shù)和方法上也逐漸改變了以經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)為主的預(yù)報(bào)方法,向以數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的解釋應(yīng)用為主、輔以統(tǒng)計(jì)分析預(yù)報(bào)方法的方式轉(zhuǎn)變。研制了以數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品為基礎(chǔ),應(yīng)用相似預(yù)報(bào)方法,制作“福建省5~6月大范圍連續(xù)性暴雨預(yù)報(bào)”、“福建省寒潮過程中期預(yù)報(bào)”、“福建省高溫過程中期預(yù)報(bào)”、“福建省春季低溫陰雨過程預(yù)報(bào)”、“福建省中期天氣要素預(yù)報(bào)”等客觀預(yù)報(bào)工具和方法,對(duì)提高福建省中期天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率起了積極的作用。
近年來,隨著雷達(dá)、衛(wèi)星、閃電定位儀表、自動(dòng)站等氣象監(jiān)測(cè)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展,帶動(dòng)了非常規(guī)探測(cè)資料的應(yīng)用研究和中尺度分析及短時(shí)臨近預(yù)報(bào)的開展。
我省自1999年開始建設(shè)新一代天氣雷達(dá),到2004年建成了全省4部(福州、廈門、龍巖、建陽)新一代天氣雷達(dá)并組網(wǎng)運(yùn)行,2007年又建成了寧德移動(dòng)式新一代天氣雷達(dá)。近年來我省應(yīng)用新一代天氣雷達(dá)探測(cè)資料,開展對(duì)臺(tái)風(fēng)定位、短時(shí)臨近定量估測(cè)降水、短時(shí)強(qiáng)降雨、強(qiáng)對(duì)流天氣判據(jù)和概念模式等的研究,建立了多套短時(shí)臨近預(yù)報(bào)工具。
密集的區(qū)域自動(dòng)站資料彌補(bǔ)了常規(guī)站點(diǎn)觀測(cè)資料在短時(shí)降水預(yù)報(bào)中空間密度不足和獲取時(shí)間滯后的缺陷,與多普勒天氣雷達(dá)相配合使用,有效提高了對(duì)短時(shí)降水的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)能力。
衛(wèi)星云圖有助于彌補(bǔ)雷達(dá)探測(cè)范圍小的局限。2005年汛期FY-2C氣象衛(wèi)星的業(yè)務(wù)化應(yīng)用,使利用衛(wèi)星云圖對(duì)中小尺度天氣系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展背景場(chǎng)的監(jiān)測(cè)由原來的1小時(shí)1次改為每半小時(shí)1次,從而提高了氣象衛(wèi)星對(duì)強(qiáng)風(fēng)暴等系統(tǒng)活動(dòng)大舞臺(tái)的監(jiān)測(cè)能力,但要捕捉其具體活動(dòng)過程,還需應(yīng)用閃電定位和多普勒資料進(jìn)行綜合分析。
2002年,我省建成了由9個(gè)探測(cè)點(diǎn)和1個(gè)中心站組成的多站式雷電監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng),雷電監(jiān)測(cè)范圍可覆蓋全省和臺(tái)灣海峽地區(qū),可對(duì)我省及周邊地區(qū)的雷暴活動(dòng)及其變化趨勢(shì)實(shí)施全天候監(jiān)測(cè),是短時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)的有效工具。
目前,我省短時(shí)災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警主要通過衛(wèi)星云圖、多普勒雷達(dá)、閃電定位儀和自動(dòng)氣象站等遙感、遙測(cè)手段綜合應(yīng)用。短時(shí)臨近預(yù)報(bào)技術(shù)主要包括以雷達(dá)資料為基礎(chǔ)的雷暴識(shí)別追蹤和外推預(yù)報(bào)技術(shù)、中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品以及以實(shí)時(shí)常規(guī)觀測(cè)資料結(jié)合衛(wèi)星、雷達(dá)分析觀測(cè)資料為主的概念模型預(yù)報(bào)技術(shù)等。
福建省短期氣候預(yù)測(cè)(長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào))從建立業(yè)務(wù)起,大體經(jīng)歷了經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析、物理統(tǒng)計(jì)分析、動(dòng)力與統(tǒng)計(jì)相結(jié)合四個(gè)階段。通過對(duì)各種氣象要素序列周期性、持續(xù)性、轉(zhuǎn)折性和年際、年代際變化特征的分析,尋找統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)氣象要素未來的變化進(jìn)行預(yù)測(cè)是早期長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)的主要手段和工具。20世紀(jì)70年代初開始廣泛采用回歸分析、判別和聚類分析、模糊數(shù)學(xué)、序相關(guān)(相似)、灰色系統(tǒng)、經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)、均生函數(shù)等在內(nèi)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。但由于數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)模型所選擇的因子質(zhì)量不高且缺乏物理概念,從而影響統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)的效果。此后,開始注重長(zhǎng)期天氣物理過程的演變,逐漸采用物理統(tǒng)計(jì)技術(shù),即在尋找有一定物理意義的影響氣候異常因子或強(qiáng)信號(hào)的基礎(chǔ)上,經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析,建立較為清晰的具有天氣氣候?qū)W意義的物理統(tǒng)計(jì)方法(預(yù)測(cè)概念模型)。從20世紀(jì)90年代起,開展動(dòng)力氣候模式與統(tǒng)計(jì)方法相結(jié)合的預(yù)報(bào)方法研究,建立了《福建省氣候?yàn)?zāi)害短期氣候預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)》,大大增強(qiáng)了我省短期氣候預(yù)測(cè)的能力。目前,我省短期氣候預(yù)測(cè)應(yīng)用的主要方法有:
(1)氣候背景分析和預(yù)測(cè),即降水、氣溫等氣候要素自身演變規(guī)律的分析和預(yù)測(cè);
(2)前期天氣氣候特征和綜合相似年分析;
(3)環(huán)流特征量相關(guān)相似分析和預(yù)測(cè);
(4)大氣環(huán)流異常、海表溫度與氣候要素相關(guān)相似統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)測(cè),包括典型年份的合成和對(duì)比分析等;
(5)季風(fēng)、西太平洋副熱帶高壓、高原積雪、ENSO循環(huán)、太陽活動(dòng)、天文背景等異常氣候物理因子分析和預(yù)測(cè);
(6)因子或多因子相關(guān)分析、回歸分析、均生函數(shù)法、最優(yōu)氣候值法、自然正交迭代、典型相關(guān)法等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法;
(7)動(dòng)力氣候模式產(chǎn)品的降尺度釋用,即在月動(dòng)力延伸預(yù)報(bào)模式輸出產(chǎn)品的基礎(chǔ)上結(jié)合本地區(qū)的天氣氣候特點(diǎn),綜合運(yùn)用動(dòng)力學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等方法進(jìn)行再分析、再解釋,將月平均環(huán)流形勢(shì)的預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)化為本地區(qū)月平均要素的預(yù)測(cè)。
近10年來,我國在利用全球環(huán)流模式做季度預(yù)報(bào)方面有了較大的進(jìn)展,氣候動(dòng)力學(xué)的預(yù)測(cè)方法隨著業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)的需要,越來越受到重視并被廣泛應(yīng)用。用各種全球氣候模式做短期氣候預(yù)測(cè)已逐步應(yīng)用于業(yè)務(wù),使氣候預(yù)測(cè)向著定量化方向發(fā)展。國家氣候中心使用T63動(dòng)力延伸預(yù)報(bào)和動(dòng)力—相似制作500hPa環(huán)流形勢(shì)和距平預(yù)測(cè),從1998年開始用T63動(dòng)力延伸預(yù)報(bào)制作月降水距平百分率預(yù)測(cè)。從2005年開始,國家氣候中心在全國推廣氣候數(shù)值模式產(chǎn)品的解釋應(yīng)用技術(shù),我省于2007年開始進(jìn)行氣候數(shù)值模式產(chǎn)品的解釋應(yīng)用研究,并應(yīng)用到日常的短期氣候預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)之中。
我省氣象事業(yè)雖然取得很大成就,但在發(fā)展過程中依然存在著一些問題和不足,與全面建設(shè)小康社會(huì)和服務(wù)海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的需求不相適應(yīng)。主要表現(xiàn)在:一是天氣預(yù)報(bào)技術(shù)在整體上還沒有完全向以數(shù)值預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)制作技術(shù)轉(zhuǎn)變,數(shù)值天氣分析預(yù)報(bào)產(chǎn)品解釋應(yīng)用水平不高。自動(dòng)氣象站、衛(wèi)星、雷達(dá)、風(fēng)廓線、GPS/MET和閃電定位等新觀測(cè)資料在天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中的有效應(yīng)用不足。突發(fā)災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)能力不強(qiáng),天氣預(yù)報(bào)的精細(xì)化程度不高,還沒有足夠能力作出時(shí)效較長(zhǎng)的定點(diǎn)、定時(shí)、定量的客觀預(yù)報(bào)。二是氣象科研與創(chuàng)新能力還不夠強(qiáng),氣象科技總體水平與發(fā)達(dá)省份相比仍有一定差距,高水平科研成果不多;部分研究沒有能夠緊扣業(yè)務(wù)實(shí)際需要,成果轉(zhuǎn)化率不高。三是高層次人才、一線高級(jí)專門人才和管理人才缺乏,人才隊(duì)伍建設(shè)尚不能滿足科研水平大步提高和業(yè)務(wù)能力大步加強(qiáng)的要求。
發(fā)展思路:以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),以公共氣象服務(wù)需求為牽引,依靠科技進(jìn)步,大力發(fā)展具有本省特色的中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù),開展集合預(yù)報(bào),發(fā)揮預(yù)報(bào)員主觀能動(dòng)性,提高天氣氣候預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率和精細(xì)化水平,充分發(fā)揮我省氣象事業(yè)在全面建設(shè)小康社會(huì)和建設(shè)海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)中的重要作用。
發(fā)展目標(biāo):以提高天氣預(yù)報(bào)、短期氣候預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為核心,建立精細(xì)化、無縫隙的氣象預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)體系。廣泛釋用氣候系統(tǒng)乃至地球系統(tǒng)模式等產(chǎn)品及集合預(yù)報(bào)產(chǎn)品,建設(shè)具有國內(nèi)先進(jìn)水平的氣候變化監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和影響、預(yù)估業(yè)務(wù)體系;發(fā)展具有本省特色的中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)技術(shù);研制基于集合預(yù)報(bào)的災(zāi)害性和高影響天氣中短期預(yù)報(bào)方法;建成定量的災(zāi)害性天氣臨近預(yù)警、預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng),在天氣雷達(dá)業(yè)務(wù)、臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)、海洋氣象服務(wù)等領(lǐng)域達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。
3.2.1數(shù)值天氣預(yù)報(bào)向精細(xì)化、集合化方向發(fā)展
業(yè)務(wù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)將獲得快速發(fā)展,更多的遙感、遙測(cè)資料得到有效的同化應(yīng)用。云物理、陸面和邊界層過程等在模式中的表達(dá)將更加仔細(xì),對(duì)中尺度對(duì)流系統(tǒng)有預(yù)報(bào)意義的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)成為可能。預(yù)報(bào)時(shí)效和準(zhǔn)確率將進(jìn)一步提高。超級(jí)集合預(yù)報(bào)技術(shù)、海陸氣耦合數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)將獲得快速發(fā)展,數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的有效可用天數(shù)進(jìn)一步延長(zhǎng)。
3.2.2天氣預(yù)報(bào)向定量化、精細(xì)化、無縫隙方向發(fā)展
隨著精細(xì)的快速分析預(yù)報(bào)和解釋應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,更加精細(xì)的氣象要素預(yù)報(bào)成為可能。多種觀測(cè)資料融合技術(shù)的發(fā)展,將明顯推動(dòng)臨近預(yù)報(bào)技術(shù)的進(jìn)步,使臨近預(yù)報(bào)具有多種強(qiáng)對(duì)流天氣的識(shí)別和預(yù)報(bào)能力。資料融合和外推技術(shù)與數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)的結(jié)合,以及快速資料分析預(yù)報(bào)系統(tǒng)的發(fā)展,使客觀定量的短時(shí)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)成為可能。延伸期預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展有可能使某些天氣過程的預(yù)報(bào)時(shí)效延長(zhǎng)。天氣預(yù)報(bào)將在無縫隙化方面取得重要的進(jìn)展。
3.2.3氣候監(jiān)測(cè)診斷向定量化、多領(lǐng)域發(fā)展
氣候監(jiān)測(cè)診斷是福建氣象業(yè)務(wù)中一個(gè)重要的組成部分。通過對(duì)氣候系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析,揭示氣候變化的基本事實(shí),對(duì)氣候變化和氣候異常作出判斷。
通過實(shí)行實(shí)時(shí)和歷史氣象資料的有機(jī)銜接,加強(qiáng)衛(wèi)星、雷達(dá)、自動(dòng)站、閃電定位儀等新型氣象資料的監(jiān)測(cè)分析處理工作,建立極端天氣氣候事件業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)體系,逐步實(shí)現(xiàn)跟蹤監(jiān)測(cè)—預(yù)警—預(yù)評(píng)估—評(píng)價(jià)的定量化業(yè)務(wù)流程,提高氣候變化、評(píng)價(jià)工作的時(shí)效性和公益性。此外,為應(yīng)對(duì)氣候變化,加強(qiáng)對(duì)大氣、海洋、陸地、冰雪圈和生物圈組成的氣候系統(tǒng)在各種不同時(shí)空尺度上的有關(guān)監(jiān)測(cè),逐步實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)內(nèi)容向多領(lǐng)域拓展,提高應(yīng)對(duì)氣候變化的綜合評(píng)估能力。
3.2.4氣候預(yù)測(cè)向數(shù)值化方向發(fā)展
由于短期氣候預(yù)測(cè)的復(fù)雜性,許多問題還沒有根本解決,目前我省的短期氣候預(yù)測(cè)還處于不斷探索和試驗(yàn)階段,使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和物理統(tǒng)計(jì)方法制作月、季、年及以上尺度的氣候預(yù)測(cè)是當(dāng)前短期氣候預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)的主要依據(jù)。隨著動(dòng)力數(shù)值預(yù)測(cè)模式的發(fā)展,在研究月、季時(shí)間尺度的動(dòng)力氣候模式、模式產(chǎn)品釋用技術(shù)以及物理統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型、方法的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力模式預(yù)測(cè)產(chǎn)品和物理統(tǒng)計(jì)模型相結(jié)合,并逐步向數(shù)值化方向發(fā)展。
天氣氣候預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)要深化對(duì)福建省天氣氣候及其變化規(guī)律的研究,大力推進(jìn)氣象科技創(chuàng)新,研制客觀化、精細(xì)化的天氣預(yù)報(bào)技術(shù)和方法,發(fā)展具有全國先進(jìn)水平的現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù),增強(qiáng)氣象對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的服務(wù)功能,為海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)及我省的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供強(qiáng)大的氣象科技支撐與服務(wù)保障。
4.1.1發(fā)展具有本省特色的中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)技術(shù)
通過以變分同化為主導(dǎo)的資料同化技術(shù),使衛(wèi)星、雷達(dá)、風(fēng)廓線及GPS等大量的遙感、遙測(cè)信息和加密觀測(cè)信息在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)模式中得到應(yīng)用。
優(yōu)化和發(fā)展福建省中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式,模式分辨率由10~30千米提高到5千米,特殊需要時(shí)水平分辨率可達(dá)到1千米;并能夠有效反映我省下墊面的中-g尺度細(xì)致特征。
根據(jù)不同模式和不同物理過程預(yù)報(bào)的系統(tǒng)性誤差及分布特點(diǎn),采用動(dòng)力統(tǒng)計(jì)技術(shù),構(gòu)造反映模式預(yù)報(bào)誤差特點(diǎn)的動(dòng)態(tài)集合權(quán)重函數(shù),建立多模式、多物理過程產(chǎn)品集成方法。
發(fā)展具有動(dòng)力學(xué)意義,基于集合預(yù)報(bào)的概率預(yù)報(bào)方法,開發(fā)集合平均、離散度、概率預(yù)報(bào)、集合分類等產(chǎn)品;利用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)集合預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)一步加工與釋用,直接預(yù)報(bào)天氣要素值及可能變化范圍;將集合預(yù)報(bào)作為其它專業(yè)模式的氣象背景場(chǎng)資料,形成衍生的專業(yè)氣象集合預(yù)報(bào)產(chǎn)品。不斷發(fā)展與拓展集合預(yù)報(bào)應(yīng)用技術(shù)與方法。
4.1.2加強(qiáng)短時(shí)臨近強(qiáng)對(duì)流天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)
中尺度災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)。開發(fā)天基、空基、地基遙感遙測(cè)信息以及其它觀測(cè)信息在天氣及相關(guān)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的綜合應(yīng)用方法,發(fā)展和優(yōu)化針對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的天氣及相關(guān)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng),提升監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)與服務(wù)的及時(shí)性與準(zhǔn)確性。高影響的中尺度災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)率達(dá)到90%以上。
臨近預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)。建立定量的災(zāi)害性天氣臨近預(yù)警、預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。充分利用氣象衛(wèi)星、多普勒天氣雷達(dá)及自動(dòng)氣象站、風(fēng)廓線儀等觀測(cè)信息以及多元資料融合系統(tǒng)提供的高分辨率格點(diǎn)分析資料,密切監(jiān)視天氣系統(tǒng)演變,研制以天氣雷達(dá)和地面自動(dòng)觀測(cè)信息為主,客觀、定量的臨近預(yù)報(bào)技術(shù)方法。滾動(dòng)制作0~2小時(shí)天氣,尤其是臺(tái)風(fēng)、突發(fā)性暴雨、龍卷、冰雹、雷暴、大風(fēng)、下?lián)舯┝?、風(fēng)切變等惡劣天氣及相關(guān)災(zāi)害的臨近預(yù)報(bào)和警報(bào)。
短時(shí)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)。逐步建成精細(xì)短時(shí)預(yù)報(bào)、預(yù)警業(yè)務(wù)系統(tǒng),在對(duì)各類天氣及相關(guān)災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展機(jī)理充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,以新一代多媒體、多功能、可視化人機(jī)交互預(yù)報(bào)制作系統(tǒng)為工作平臺(tái),以天基、空基、地基觀測(cè)資料以及數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品為基礎(chǔ),應(yīng)用天氣學(xué)及相關(guān)科學(xué)對(duì)各種信息進(jìn)行綜合分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)12小時(shí)內(nèi)天氣及相關(guān)災(zāi)害的移向、移速、影響范圍、持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度變化等的精細(xì)預(yù)報(bào)和預(yù)警。
4.1.3建立精細(xì)化的中短期天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)
氣象要素預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)。常規(guī)氣象要素預(yù)報(bào)走客觀化、定量化的發(fā)展道路,以數(shù)值天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品解釋應(yīng)用為基礎(chǔ),制作精細(xì)化的氣象要素預(yù)報(bào)產(chǎn)品,預(yù)報(bào)水平進(jìn)一步提高,能對(duì)8天內(nèi)任何地區(qū)的常規(guī)氣象要素做出精細(xì)預(yù)報(bào)。
發(fā)展各類災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。開展各類災(zāi)害性天氣的特征物理量統(tǒng)計(jì)分析研究,建立具有普遍意義的災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)模型和災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)指標(biāo)體系。開發(fā)基于模式輸出的“配料法”(或疊套法)災(zāi)害性天氣落區(qū)的客觀預(yù)報(bào)產(chǎn)品。在對(duì)災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展機(jī)理充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)各類常規(guī)和非常規(guī)觀測(cè)資料以及數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的綜合分析。大力發(fā)展災(zāi)害性天氣落區(qū)、強(qiáng)度等級(jí)的集合預(yù)報(bào)和概率預(yù)報(bào)技術(shù)。
建立氣象災(zāi)害及次生災(zāi)害預(yù)警業(yè)務(wù)流程,綜合利用雷達(dá)、衛(wèi)星、自動(dòng)氣象站、閃電定位等觀測(cè)資料以及中短期、短時(shí)臨近預(yù)報(bào)產(chǎn)品,結(jié)合各種不同等級(jí)氣象災(zāi)害的臨界氣象條件指標(biāo),建立氣象災(zāi)害客觀預(yù)報(bào)模型。制作多種時(shí)效的氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)產(chǎn)品。實(shí)現(xiàn)氣象災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、強(qiáng)度等的預(yù)報(bào)和危害程度的預(yù)評(píng)估。
發(fā)展熱帶氣旋預(yù)報(bào)警報(bào)業(yè)務(wù)。堅(jiān)持引進(jìn)和自主開發(fā)相結(jié)合,建立臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)技術(shù)支持系統(tǒng),包括臺(tái)風(fēng)歷史資料庫、實(shí)時(shí)資料庫的建立,臺(tái)風(fēng)路徑、強(qiáng)度及風(fēng)雨影響程度的預(yù)測(cè)技術(shù)方法的研制等等,不斷提高臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)水平。
4.1.4建設(shè)具有現(xiàn)代化水平的短期氣候預(yù)測(cè)和氣候變化預(yù)估及其影響評(píng)估業(yè)務(wù)體系
短期氣候預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)。研制建立月、季、年短期氣候預(yù)測(cè)和干旱、洪澇(暴雨)、臺(tái)風(fēng)、冷害等重大氣候?yàn)?zāi)害的客觀預(yù)測(cè)方法,重點(diǎn)發(fā)展以物理統(tǒng)計(jì)和動(dòng)力數(shù)值模式產(chǎn)品釋用技術(shù)方法,提高預(yù)測(cè)水平,并進(jìn)行滾動(dòng)訂正。
氣候變化預(yù)估及其影響評(píng)估業(yè)務(wù)。應(yīng)用我國研制和發(fā)展的氣候系統(tǒng)模式的預(yù)測(cè)產(chǎn)品,研究我省未來50年的氣候變化趨勢(shì),對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)敏感領(lǐng)域和區(qū)域影響進(jìn)行預(yù)估。引用我國研制和發(fā)展的氣候變化影響評(píng)估模式系統(tǒng),研制開發(fā)適合我省的氣候變化影響評(píng)估模式系統(tǒng),建立旱澇、臺(tái)風(fēng)、冷熱害等重大氣候?yàn)?zāi)害和氣候年景的客觀評(píng)估方法。為我省國民經(jīng)濟(jì)布局、大型工程項(xiàng)目、區(qū)域開發(fā)、環(huán)境保護(hù)政策的制定、生態(tài)建設(shè)等重大決策提供科學(xué)咨詢。與此同時(shí),做好以氣候資源、氣候?yàn)?zāi)害評(píng)估、氣候安全等為主要內(nèi)容的氣候變化影響評(píng)估工作。
4.2.1著力培養(yǎng)新型的天氣預(yù)報(bào)專家
隨著數(shù)值預(yù)報(bào)水平的逐漸提高,其在天氣預(yù)報(bào)中的作用將越來越大。然而,觀測(cè)誤差、模式誤差和大氣系統(tǒng)的非線性特性,以及地形及陸面狀況各有特點(diǎn),數(shù)值預(yù)報(bào)不可能絕對(duì)地預(yù)報(bào)準(zhǔn)確,所以預(yù)報(bào)員永遠(yuǎn)是天氣預(yù)報(bào)的主體。在新的預(yù)報(bào)技術(shù)條件下,提高預(yù)報(bào)技能要堅(jiān)持走以研究總結(jié)為支撐、不斷在業(yè)務(wù)實(shí)踐中積累新型預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)的道路。預(yù)報(bào)員既要隨時(shí)跟蹤了解對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品定期的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果,更要通過在實(shí)際預(yù)報(bào)工作中加強(qiáng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累和不斷進(jìn)行總結(jié)提煉,以把握各種數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的性能,積累數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品釋用經(jīng)驗(yàn)。通過對(duì)不同類型、不同地域天氣的深入研究,加強(qiáng)對(duì)不同天氣發(fā)生發(fā)展物理規(guī)律的認(rèn)識(shí),從而提高數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的應(yīng)用能力,減少盲目性、增強(qiáng)針對(duì)性,要把預(yù)報(bào)員培養(yǎng)成為能對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行正確修正的新型天氣預(yù)報(bào)專家,成為能在不斷實(shí)踐中總結(jié)提煉科學(xué)問題、進(jìn)行科學(xué)研究、提高對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律的新認(rèn)識(shí)的預(yù)報(bào)科學(xué)家。
4.2.2大力推進(jìn)氣象科技創(chuàng)新
要加強(qiáng)對(duì)預(yù)報(bào)員的新技術(shù)、新方法、新產(chǎn)品的應(yīng)用培訓(xùn),加強(qiáng)預(yù)報(bào)員的技術(shù)總結(jié)和經(jīng)驗(yàn)交流,加強(qiáng)省、市預(yù)報(bào)員骨干到高一層次預(yù)報(bào)中心短期工作訓(xùn)練。立足我省實(shí)際,從適應(yīng)建設(shè)海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的戰(zhàn)略需求出發(fā),依托福建省中尺度災(zāi)害性天氣預(yù)警系統(tǒng)、福建沿海和臺(tái)灣海峽氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)等重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè),吸收消化國內(nèi)外最新科技研究成果和技術(shù),以福建天氣、氣候科技研究為重點(diǎn),建設(shè)海洋氣象、天氣雷達(dá)產(chǎn)品應(yīng)用等具有福建區(qū)域特色的氣象科技創(chuàng)新平臺(tái),提高我省氣象科技創(chuàng)新能力。
加強(qiáng)科研與業(yè)務(wù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)氣象科技創(chuàng)新主體與氣象業(yè)務(wù)技術(shù)的良性互動(dòng)。建立并完善科研成果轉(zhuǎn)化的業(yè)務(wù)檢驗(yàn)、業(yè)務(wù)準(zhǔn)入機(jī)制,強(qiáng)化科研成果的業(yè)務(wù)化應(yīng)用,保證科研成果業(yè)務(wù)應(yīng)用的有效性和科學(xué)性。進(jìn)一步創(chuàng)新氣象預(yù)報(bào)與信息服務(wù)產(chǎn)品種類、形式和服務(wù)方式,提高預(yù)報(bào)精度、時(shí)效與服務(wù)質(zhì)量。
4.2.3大力加強(qiáng)預(yù)報(bào)員隊(duì)伍建設(shè)
建立科學(xué)合理的選人、用人標(biāo)準(zhǔn),積極引進(jìn)具有一定學(xué)歷和較高綜合素質(zhì)的人才充實(shí)到預(yù)報(bào)員隊(duì)伍。建立有利于預(yù)報(bào)員隊(duì)伍穩(wěn)定及在預(yù)報(bào)崗位上發(fā)揮才能的良好機(jī)制,保證預(yù)報(bào)員安心致力于預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)工作,避免優(yōu)秀預(yù)報(bào)人員的流失。加強(qiáng)預(yù)報(bào)員崗位交流,組織預(yù)報(bào)員到先進(jìn)國家的預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)進(jìn)修,促進(jìn)國家級(jí)與省級(jí)、省級(jí)與地市級(jí)預(yù)報(bào)員的交流,促進(jìn)預(yù)報(bào)員綜合素質(zhì)的提高。
4.2.4加強(qiáng)國際國內(nèi)合作,突出閩臺(tái)氣象科技交流
適應(yīng)世界科技快速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢(shì),針對(duì)建設(shè)海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的戰(zhàn)略定位,瞄準(zhǔn)氣象科技發(fā)展的方向,整體提升氣象國際國內(nèi)合作能力,加強(qiáng)國際國內(nèi)特別是與臺(tái)灣地區(qū)的合作與交流。制定有利于國內(nèi)外合作與交流的政策和計(jì)劃,積極派員參加國際氣象科技及相關(guān)學(xué)術(shù)交流和培訓(xùn),發(fā)展雙邊氣象科技合作。深入開展閩臺(tái)氣象科技交流,積極推動(dòng)氣象實(shí)時(shí)資料共享,建立閩臺(tái)氣象科技研究計(jì)劃。
課題組成員:
1、林新彬,福建省氣象局副局長(zhǎng),高工。
2、劉愛鳴,福建省氣象臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng),正研級(jí)高工。
3、許金鏡,福建省氣候中心總工程師,正研級(jí)高工。
4、池艷珍,福建省氣候中心短期氣候預(yù)測(cè)科科長(zhǎng),高工。
* 第一執(zhí)筆人:林新彬,福建省氣象局副局長(zhǎng),福建省氣象學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng),福建省科協(xié)第七屆委員會(huì)常委,高級(jí)工程師。