|
2011年，完善现有15km的GRAPES_MESO （V3.0）系统，通过研究分析动力框架的水物质输送循环平衡、次网格对流降雨与格点微物理过程降雨的配置合理性、近地面边界层水汽输送与地面降雨的循环平衡、水物质三维结构场分布合理性等，解决现有系统运行不稳定和模式预报降雨量偏大的问题。
2012年，进一步提高模式动力框架的计算精度、稳定性，以及模式物理过程的协调性与精细化，解决模式框架的计算精度、物理过程的合理性。
2013年，解决地形、植被分布、土壤特性等高分辨率下垫面的更新应用及精细下垫面非均匀性的预报影响，优化陆面、边界层过程的精细化应用。改进小尺度地形动力作用的参数化。
2014-2015年，在上述工作基础上将模式分辨率提高，建立运行稳定的5km高分辨率模式系统。完成RAFS快速分析预报系统的可移动区域模式（分辨率达2km）与云分析模块的耦合，并进行初步试验。
3.资料同化与应用
在资料同化系统一体化的框架下，针对全球模式和区域模式发展需要，重点完善观测资料的质量控制，完善GRAPES三维变分同化系统， 发展GRAPES四维变分同化系统，逐步改进卫星、雷达等遥感资料和近地面稠密资料的同化应用效果。全球同化系统的重点是卫星辐射率资料，区域同化系统的重点是与降水相关的高时空分辨率的观测资料（包括雷达径向风和反射率、地基GPS可降水量和地面自动站观测资料等）。
（1）现状及主要问题分析
现有GRAPES变分同化系统，主要问题表现在三个方面：同化的观测资料无论从种类还是数量与国际上主要先进数值预报中心都有较大差距。目前GRAPES全球中期数值预报业务系统每天有效同化利用的资料总量大约相当于NCEP、ECMWF的十分之一；对中期预报起决定性作用的卫星资料利用量占资料总量的比例，ECMWF已达到90%以上，而GRAPES只占40%左右。全球三维变分同化系统不够完善，全球四维变分同化系统仍未建立。各类观测资料的质量控制不够细致，对已有观测资料同化应用效果有待提高。
（2）重点任务
优化改进变分同化框架，优化同化过程中的模式物理过程计算方案，提高并行计算效率和四维变分同化的海量数据快速处理能力；提高卫星、雷达、地面自动站等多种资料的精细质量控制水平；优化各种资料的同化技术，提高资料使用率和使用效果；改进快速同化分析与预报循环方案，实现多源稠密资料的有效同化应用。
（3）年度计划
2011年，针对中国区域内的探空资料、地面自动站、降水观测、GPS地面和空间观测、风廓线仪观测、雷达观测等各种资料，发展完善各自的质量控制方案；优化完善全球与区域GRAPES同化系统基本框架的功能细节与效果，提高同化精度；优化现有卫星观测资料的质量控制、同化技术，并对同化效果进行系统评估。全球系统重点引入新的极轨卫星ATOVS资料，重点包括NOAA19、FY3（A，B）的微波探测资料；区域系统重点改进GPS可降水量资料和地面自动站资料的同化。
2012年，完善和改进区域四维变分同化业务系统，实现高时空分辨率观测资料在区域四维变分同化中的应用，重点解决Doppler雷达径向风和反射率的质量控制和同化关键技术问题；建立串行版全球四维变分同化系统，重点引入高光谱红外资料（AIRS和IASI资料），研究主动与被动遥感的云与降水观测资料同化的关键技术。卫星等非常规资料达到同化资料总数的50-60%左右。
2013年，发展和改进全球切线性和伴随模式中简化的物理过程及其并行版的全球四维变分同化系统；开展全球四维变分同化的准业务试验；研究卫星遥感的地表、海表物理参数在数值预报中的使用；改进陆地上卫星资料的同化应用；细化多种观测资料的质量控制与优化筛选。
2014-2015年，进行全球四维变分同化系统准业务运行试验，非常规资料占同化资料总量的70-80%左右；进行区域四维变分同化系统与5km分辨率的GRAPES区域模式的业务运行试验；完善RAFS系统的稠密资料同化技术，实现连续循环业务运行；为区域、省级气象局稠密资料同化系统试验应用提供新版本和技术支持，提供区域四维变分同化系统试验应用。
4.集合预报
（1）现状及主要问题分析
建立基于奇异向量初值扰动方法的GRAPES集合预报系统是GRAPES模式业务系统建设的重要目标。目前，正在进行基础性的奇异向量初值扰动计算技术的研究，尚未建立GRAPES集合预报试验系统。需要解决的主要关键技术是奇异向量扰动的有效并行计算、构建集合预报系统的初值扰动技术和物理过程扰动技术。
（2）重点任务
重点围绕模式初值扰动和模式物理过程扰动方法、集合预报产品集成和解释应用技术等进行研究。重点任务包括：发展基于GRAPES奇异向量的初值扰动方法，开展线性化物理过程对赤道及赤道外地区扰动影响的研究，提高集合样本的发散度，建立GRAPES全球集合预报试验系统；发展模式物理过程扰动技术，提高集合样本的发散度，提高集合预报效果；开展基于TIGGE的多中心集合预报产品的应用研发。
（3）年度计划
2011年，开展GRAPES全球模式奇异向量扰动计算方案的研究。完善GRAPES区域奇异向量扰动计算方案。
2012年，开展奇异向量结构影响关键因子的技术研究和奇异向量计算高效并行技术的开发。完成GRAPES区域奇异向量扰动模块并行计算及其优化；建立基于奇异向量初值扰动技术的GRAPES区域集合预报系统，并开展批量试验。
2013年，建立基于奇异向量技术的全球集合预报试验系统，开展初步试验。开展区域集合预报系统的准业务试验。
2014-2015年，进行GRAPES集合预报系统模式扰动技术的开发；提高全球和区域GRAPES集合预报系统的分辨率；完善集合预报后处理系统。
5.台风模式
（1）现状及主要问题分析
GRAPES全球模式系统背景场中台风涡旋位置误差偏大、强度偏弱。涡旋初始化技术移植到GRAPES全球模式效果不明显，需要结合人造台风资料开发新的涡旋初始化方案。同时在物理过程与动力框架的协调、物理量的交换方面需要改进。
（2）重点任务
重点围绕台风模式初始化以及卫星资料在初值化中的应用、物理过程改进和集合预报技术等方面进行研究。重点任务包括：优化目前业务台风涡旋初值形成技术，并将其与GRAPES全球模式耦合，建立GRAPES全球台风数值预报系统，提高GRAPES全球模式对台风路径的预报能力；发展有效融合卫星雷达等多源观测资料的台风模式初始化技术，改进台风涡旋初值；研究改进台风模式物理过程参数化方案，提高GRAPES模式的风雨预报能力；研究GRAPES台风集合预报扰动技术，降低台风数值预报的不确定性。优化海洋模式及耦合技术，开发海-气-浪耦合模式系统，提升和优化海气耦合模式计算效率，实现海气耦合模式在业务中应用。
|
