天气轨道业务方案Word文档格式.docx

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（1）建立了比较完整的数值天气预报业务体系，其中包括：

全球资料变分同化系统和全球中期天气预报模式T213L31，中尺度数值天气预报，全球集合预报系统，热带气旋路径数值预报，沙尘、紫外线、海浪、核放射性污染物扩散传输等专业数值预报模式及相应的业务运行与监控系统。

全球中期数值预报（60公里水平空间分辨率）可用预报时效（以北半球500hPa的高度距平相关超过60%为准）已达到6天（夏季为5天），中尺度数值天气预报全国分辨率已达到15公里，部分区域可以达到10公里以下；

依靠中国科学家自己的力量建立了我国新一代多尺度通用数值预报体系（GRAPES）的中尺度数值预报系统（GRAPES-MESO）已在国家气象中心投入业务运行，其业务产品已提供给全国各级台站日常天气预报业务试用，其业务试运行结果表明，GRAPES-MESO具有良好的运行稳定性，其预报评分明显好于现行业务数值预报系统（HLAFS025）预报，与其它自国外引进的中尺度数值预报系统（WRF、MM5）预报效果相当，尤其是对夏季降水、台风路径和春季沙尘暴等具有较强的预报能力；

建立了GRAPES全球中期（1-10天）预报研究系统以及面向超级城市群精细化预报示范试验系统，部分成果已在国家级和省级减灾防灾气象保障实际业务中得到了试验应用；

按照引进吸收消化再创新和技术集成的思路，建立了精细区域中尺度预报和全球海浪数值预报系统，业务中尺度模式（MM5）由全国27km拓展到全国12km，奥运精细模式开展了全国20公里和中国东部区域5公里平行试验，预报效果均优于HLAFS025。

（2）初步建立了以数值天气预报为基础、人机交互信息加工处理系统为平台、综合应用多种预报技术方法的天气预报业务技术体系。

建立了以气象信息综合分析处理系统（MICAPS）为核心的天气预报业务技术平台，天气预报水平稳定提高，其中台风路径预报已接近国际先进水平；

中期天气预报由过去的旬降水量、平均温度和天气过程的统计预报发展到4-7日的逐日要素预报；

由于卫星、雷达、自动气象站等观测系统的建设和应用，临近和短时预报由过去的经验预报发展到充分利用各种监测手段和信息，初步建立临近和短时预报业务系统，灾害性天气的临近和短时预报水平不断提高；

已开始10-30天的延伸期要素预报试验。

数值预报产品使用水平和灾害性天气预警水平明显提高。

预报时效基本覆盖了10天以内的所有时段，每旬天气预报、逐日滚动的7天天气要素预报和3天灾害性天气落区预报已在全国台站全面展开。

台风、暴雨、大风降温、沙尘暴、高温等灾害性天气的预报预警水平明显提高。

（3）随着气象高影响行业发展的服务需求的不断增长，初步建立了水文气象、海洋气象、交通气象、航空气象、城市环境气象等专业气象业务。

开展了流域面雨量、地质灾害气象预报、渍涝风险、森林和草原火险气象等级预报等业务；

开展了海上大风、海雾、海浪等预报业务；

航空与交通气象致力于保障航空与交通安全，重点开展了航空和交通气象预报、危险天气警报等业务；

城市气象以服务于市民及城市发展为重点，开展了灾害性天气预警、城市内涝预报和空气质量预报；

公共卫生气象开展了健康气象预报、紫外线、花粉、舒适度、风寒、高温中暑等生活指数预报等。

为能源、电力、旅游、体育等专项预报也在逐步开展起来。

（4）通过多年的努力，已建立起具有中国特色的以天气业务信息与技术为基础的公共气象服务体系。

决策气象服务在全世界独具特色，为各级政府防御和减轻气象及相关灾害等方面提供了所需要的预报服务。

公众气象服务覆盖面不断扩大，服务内容不断增加，服务手段除了电视、电台、报纸、电话外，近几年又发展了网站、手机和电子显示屏，亦具有鲜明的中国特色。

电视气象服务节目成为全国人民每天必看的节目。

2005年全国平均公众气象服务满意度达86.5%。

专业气象服务已覆盖到农业、林业、水利、交通、环境、能源、旅游、体育等行业。

为用户提供的气象科技服务，取得比较明显的效益。

国外：

20世纪80年代以来，世界天气业务技术取得了快速发展，突出表现在：

资料同化与数值天气预报水平和质量不断提高；

灾害性天气预报预警能力和技术水平显著提升，建立了较为完善的灾害性天气短时临近预报预警业务系统（NOWCASTING）和功能先进的预报业务人机交互技术平台（如美国的AWIPS、日本的COSMETS）；

近几年发展起来的集合预报系统在提高突发气象灾害短期概率预报方面正在发挥重要作用。

数值天气预报：

以遥感资料为主的监测信息的增加，以及资料的三维、四维同化和分析方案的突破性进展，使中期数值预报的精度和分辨率提高，预报时效延长。

目前，欧洲中期数值预报中心、美国、英国、法国、加拿大、日本等发达国家已经建立全球四维变分同化系统。

气象卫星资料的同化在提高数值预报产品质量方面起到了明显作用；

天气雷达资料的同化也取得了实质性进展。

在分辨率方面，欧洲中心全球数值预报模式水平分辨率已达到30km，美国、日本、加拿大、澳大利亚，甚至韩国等的中期数值预报模式水平分辨率都已达到60km，垂直超过30层。

有限区域数值预报模式正在向中尺度预报模式发展，从全球模式中引进边界条件，从稠密的探测网中获取常规和非常规观测资料，对物理过程的描述得到进一步完善，水平和垂直分辨率不断提高。

水平分辨率为几公里的三维边界层模式和非静力平衡的中尺度模式已经成熟。

美国有限区域数值预报的水平分辨率已达到15km，日本达到20km，垂直36层，英国、法国、德国等中尺度业务模式水平分辨率都达到了9km左右，澳大利亚中尺度模式（MESO-LAPS）达到0.05～0.25°

，并研究开发了为奥运会服务的高分辨率模式以及海流预报模式。

发达国家开展了基于初值扰动方法的集合天气预报业务，并使集合预报从多初值走向多初值、多模式及多物理过程的超级集合预报的道路，对延长预报时效，提高台风等灾害性天气预报的精度和概率等方面发挥了重要作用。

数值天气预报的领域和应用范围也在不断扩大，与陆面模式、水文模式、海洋模式耦合用以制作海洋、水文预报，嵌套大气化学模式用来制作空气质量预报等。

数值预报产品解释应用：

各国都非常重视数值预报产品的解释应用工作，尤其是发达国家，已经建立了以数值预报产品为基础的新一代预报业务体系。

应用MOS、卡尔曼滤波、神经元等多种方法对数值预报产品进行解释应用，制作并发布常规要素逐日滚动预报，预报时效一般为7天（欧洲中心为8天），空间一般分辨到城镇（日本为全国20km20km的约2000个区域）。

各类新型气象资料（雷达、卫星、飞机、自动站、风廓线仪、闪电定位仪等）在发达国家的灾害性天气监测预警业务中得到了较好的应用，并显著地提升了灾害性天气监测预警水平。

美国龙卷的警报淮确率已经达到73％，平均提前15分钟发布预警；

暴发性洪水警报准确率达到90％，提前预警时间为54分钟；

冬季风暴警报淮确率为90％，警报提前时间为15小时。

发达国家普遍建立了现代化公共气象服务体系，气象服务技术含量高，服务产品丰富，服务手段现代化，针对性和专业化水平高，具有较高的气象服务质量与服务效益。

无论是对数值天气预报还是对综合天气预报，发达国家都建立了较为完善和有针对性的预报质量检验评分系统，并形成日常检验评分业务，为预报业务系统改进提供了有效的依据；

同时，还对公共气象服务的社会经济效益进行客观定量化分析评估。

（二）主要问题和差距

我国天气业务虽然取得了长足的发展，但随着经济社会发展对天气业务需求的提高以及相关领域技术的迅速发展，业务体制和技术体制存在的问题日益显现出来，特别是和发达国家相比，与实现由气象大国向气象强国跨越的目标相比，差距相当明显。

天气业务现有的业务内容和产品远不能满足国民经济建设、社会发展、国家安全和人民生活水平提高的需求，天气轨道业务能力与社会及公众的需求矛盾仍很突出。

（1）我国数值天气预报的水平和自主创新能力还有较大差距。

缺乏能满足精细化的要素预报需求的数值天气预报模式，模式的预报时效与精细程度与世界先进模式相比还有很大差距。

专业数值预报模式主要还是以国外引进为主。

资料同化系统与发达国家相比差距明显，这是制约我国天气业务整体发展的重要因素。

（2）数值天气预报产品解释应用的水平不够高。

在对模式产品的再加工与解释分析、产品表现形式的多样化、产品及资料的提供服务及基础平台以及开放程度等方面，与发达国家相比还有明显的差距。

数值预报产品解释应用力量薄弱，不能充分利用数值预报产品提供的大量信息，不少台站甚至没有开展真正的数值预报产品解释应用，而仅仅停留在定性使用数值预报产品上。

（3）重大灾害性、关键性、转折性天气预报能力明显不足。

天气预报精细化程度不够高，还没有建立起完整的0小时～30天的无缝隙预报业务体系,尤其是短时、临近预报技术水平低，突发气象灾害预警能力弱，制约了突发气象灾害预报服务水平的提高。

（4）卫星、雷达、飞机、自动站、风廓线仪、闪电定位仪等新型气象观测资料的应用水平不高。

无论是在数值预报资料同化系统还是在灾害性天气监测预警业务中，都十分缺乏应用这些资料的先进技术。

天气雷达定量估测降水业务没有建立起来。

（5）专业预报方面，虽然在海洋、水文、能源等行业初步开展了气象影响分析研究和预报服务工作，但仍缺乏系统性的行业气象服务技术方法研究，在实时业务中缺乏专有信息采集和处理系统的保障以及专业气象预报业务平台的支持，造成专业气象业务服务发展缓慢和停滞不前。

（6）客观定量化的综合天气预报质量检验业务还没有建立起来，预报业务改进缺乏科学依据；

气象服务产品的专业化和精细化水平不高；

没有开展科学规范的气象服务效益分析评估业务，对气象灾害影响评估能力不足。

（7）在业务体制和布局方面，天气业务的上级指导、下级解释应用与订正以及国家级业务单位的业务界面和任务分工还不够明晰，区域内或省内灾害性天气联防以及预报会商机制还没有真正或完全发挥作用；

全国数值天气预报业务遍地开花，没有形成全国一盘棋的局面；

科研面向业务的应用研究和技术开发针对性不强，面向国家级NWP业务研发力量薄弱、分散，不符合集约化发展的要求，造成业务数值预报发展缓慢；

天气轨道业务中的重复劳动还比较普遍，尚未真正走上集约化发展的道路；

对重大活动的气象保障及突发事件的应急能力还比较薄弱；

上级预报业务指导能力不强，为地方台站提供的业务指导产品还不能满足需求；

专业气象没有纳入基本业务的范畴，发展缓慢。

（8）在发展潜力和提供可持续支撑方面，业务队伍结构不合理，国家和省（区、市）两级预报员数量少，高端人才严重短缺；

业务支持平台建设速度缓慢，支撑能力较弱；

科研和业务脱节的问题十分突出。

科研单位瞄准对提高气象科技和业务水平有全局性影响的关键科学技术问题进行重点研究，并实现重要突破，且能在业务应用中发挥效益的科研成果较少，对业务发展的支撑能力不足。

（三）需求

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，各级政府和公众对天气预报的需求也随之提高，天气轨道业务面临的主要需求是：

（1）气象服务的需求

准确性需求：

要求对暴雨、台风、强对流、沙尘暴等灾害性天气的及时监测诊断，准确预报，不断提高预报预警水平能力，满足各级政府和公众防灾减灾的需求。

精细化需求：

经济、社会的发展均需要精细的天气预报，防灾减灾需要精细的天气预报，数值预报、天气预报和专业预报都亟需提高预报精度（提高时、空分辨率和预报量的精度）、延长预报时效和增加预报频次。

无缝隙需求：

需要建立全天候、全时段，全空间的无缝隙天气预报业务，要求天气轨道的业务产品时间尺度涵盖从0小时、直至30天，空间水平尺度从百米到全球范围，空间垂直尺度从地球表层到高层大气。

应急响应能力建设的需求：

需要建立重大气象灾害应急响应的业务流程和技术系统，实现对重大气象灾害事件的快速响应和提供应急保障服务。

天气灾害评估的需求：

政府组织防灾、抗灾、减灾、救灾需要获得关于各类天气灾害影响的预评估、中评估和后评估信息作为决策依据。

服务多样化需求：

预报对象需要从大气基本要素拓展到大气中各种天气现象和相关灾害；

天气轨道的业务必须适应国民经济各行业的需求，特别是需要对一些对天气敏感的行业和部门提供现代化的专业气象技术支撑。

在社会主义新农村建设中，农田灌溉水资源的合理使用、农村可再生能源的利用、村庄布局和人民生产生活、发展乡镇旅游产业对降水和渍涝预报、风能和太阳辐射预报、强降水和地质灾害预报以及旅游气象预报与评估提出了新的需求。

城市发展和建设对天气预报的精细化、多样性、针对性等提出了越来越高的要求；

水资源保护和合理利用、减少自然灾害损失等方面对流域面雨量预报、水库来水量预报、地表径流预报以及流域渍涝风险等级预报等水文气象服务的需求不断提高；

在海洋油气开发、海洋运输、生物资源、海洋渔业、海盐和盐化工业等领域对全球海洋和我国近海海域海洋气象要素预报、海上大风、海雾、海上气旋的监测与预警预报服务的需求都在日益增长；

轨道交通、高等级公路、黄金水道运输等对交通高影响天气的精细化预报、灾害性天气对交通安全和道路设施损毁的影响程度评估提出新的需求；

航空领域需要从国内航线到遍及世界各地的国际航线的气象安全保障服务；

核能安全、风能和太阳能开发利用、电力生产与调度对空气污染物扩散、用电负荷预测、电线覆冰、闪电监测以及风电场发电量的短期预报提出了新的更高的需求；

人民的生活质量提高更加关心健康和周围环境，对高温中暑、紫外线强度、空气质量等预报提出了越来越高的需求。

（3）高效、集约化业务的需求

亟需更高质量的（包括我国自主研发的）数值模式，以获得更高时空分辨率、更多发布频次、更多要素的预报产品，为整个天气轨道业务提供技术支持，包括提高全球中期模式预报可用时效，提高区域模式的精细化预报程度和预报量的准确率，增加预报产品的品种，建立并完善专业数值预报模式，改进数值预报模式的指导产品形式和内容，建立对各种模式检验评价实时业务系统等。

需要形成布局合理、资源共享的指导产品库。

国家级的预报业务指导能力要加强，提高对数值预报产品的应用和多种资料应用的指导能力，增加指导产品的种类和数量，提高指导业务产品的精细化程度和准确率，建立定量预报的指导业务。

（四）趋势

21世纪头20年，随着大气科学的快速发展以及高性能计算机与气象观测技术，尤其是遥感、遥测技术突飞猛进的发展，天气业务将进入新的快速发展时期,天气预报和专业气象业务将得到很大发展，预报时效、准确性、精细化和无缝隙程度将显著提高，预报领域将进一步拓展。

高分辨率、定时、定点、定量的灾害性天气与大气环境预报将日益成为气象科学研究和业务的重点。

个性化、针对特定对象的预报技术的开发及应用将得到很大的发展，中小尺度大气动力、物理、生物与化学过程，精细的大气预报模式的研发将成为关键科学问题。

集合预报技术将在不同时空尺度和不同对象的预报中发挥重要的作用。

（1）精细化、无缝隙天气监测和预报

依托以遥感、遥测为主要技术的新一代探测网，全球天气、特别是灾害性天气将实现全天候无缝隙实时监测。

天气监测的重点将从对天气系统外部宏观特征的监测转变为对其内部细致结构的诊断监测。

天气预报将更加精细化和专业化，时间尺度涵盖从数分钟到10天，并延伸到30天，空间水平尺度精细到百米，空间垂直尺度从海洋表层到高层大气；

预报对象从大气基本要素拓展到大气中各种天气现象和相关灾害；

产品内容将更加贴近服务需求，个性特征更加分明。

集合预报技术和海气及陆气耦合数值预报系统的开发试验，将使延伸期业务预报成为可能。

（2）集约化的数值天气预报模式体系

发展以多尺度通用的模式为基础平台，根据业务和服务的需要，发展不同对象、不同用途的模式体系，走集约化发展的道路。

加强数值模式开放式研究平台和探测技术与观测方法研究平台建设，提高科研和业务的创新能力，有效解决制约天气轨道业务发展的关键科技问题。

基于优秀数值天气预报模式，不断拓展应用内涵。

一方面向环境预报（如沙尘暴预报、化学天气预报、空气质量预报）模式发展，另一方向雷电、洪水、火灾、地质灾害预报模式等特别应用领域拓展。

同时并行计算、可视化等计算机新技术与数值天气预报模式的结合也进一步促进了数值天气预报的发展。

天气业务模式与研究模式走向融合。

这既有利于研究模式的成果更快地转化为业务能力，也有利于通过业务预报的批量试验检验与优化研究成果。

观测资料同化技术能使大量遥感观测资料与常规观测资料在数值天气预报模式初始信息中得以融合应用，可提升数值预报总体效果。

重点解决资料同化技术的升级，从基于Cressman插值、最优插值资料同化分析技术向三维变分同化技术跨越；

进一步发展四维变分同化技术与集合卡曼滤波方法，卫星红外、微波等遥感资料的同化，雷达及风廓线资料、地面自动站资料、GPS资料的同化。

全球中期数值天气预报可用时效可达10天，水平分辨率为几公里的中尺度数值预报模式将投入业务使用，并具有预报强天气的能力。

模式分辨率的提高，云物理、陆面和边界层过程等在模式中的逼真表达、资料同化技术的改进以及大量遥感、遥测资料的应用，将使精细到中小尺度对流系统的有意义的数值天气预报成为可能，高影响天气中短期天气预报的准确率将显著提高。

（3）集合预报

集合预报成为天气预报技术的重要发展方向，将实现超级集合预报（多初值、多过程、多模式集合）。

集合预报技术将在不同时空尺度和不同对象的预报中发挥重要作用，全球集合预报主要用于延长预报时效和提高3天之后的天气预报水平，同时也将成为次季节预报的主要方法之一，区域集合预报系统将成为提高灾害性天气概率预报的主要手段。

（4）数值分析预报产品解释应用

加强数值预报产品应用研究，形成天气预报业务与数值预报研究开发的互动机制。

从天气发展的物理过程出发，针对各类天气建立统计、动力、神经网络等预报模式（模型），数值分析预报产品的解释应用成为气象要素精细预报的主要手段。

（5）临近和短时预报

多种观测资料融合技术不断发展，明显推动临近预报技术的进步。

在新一代天气雷达监测的基础上发展的临近预报系统将大大提高突发气象灾害的预警率，在有效时间内将预警信息发到用户手中，并采取有效措施防御气象灾害，必将大大减轻灾害的损失。

发展融合精细数值预报产品、雷达、卫星、自动气象站等资料的短时预报系统，突发气象灾害的预警时效将进一步提高。

（6）延伸期预报

建立海-气、陆-气耦合的延伸期预报模式及集合预报业务系统，直接用于10-30天延伸期预报业务。

通过天气过程模型、特征量分析、寻找相关指标等方法来进行大型天气过程的趋势预报和气象要素趋势预报。

（7）天气业务预报和服务平台

天气业务预报制作方式更加现代化。

天气业务预报制作方式将全面融入网络化、数字化、智能化和可视化的技术环境，预报流程将更加规范。

能提供天气、遥感应用以及专业气象等使用的多功能、多媒体、可视化的综合人机交互工作平台，实现GIS技术与平台的无缝隙衔接、预报产品与预报制作方式和流程的一体化，尤其是未来的业务平台将具备资料的智能分析功能，能给出各类天气的初步概率预报，而不是简单的资料调阅平台。

预报员能够按照预报制作流程的要求，在综合分析各类气象信息的基础上，十分方便地通过对客观要素预报的逐步订正，完成各种时段，各区域或城市的各类要素预报制作，并能自动地生成各类文字、图表、图形、图像等服务产品。

社会需求增长推动公共气象服务系统现代化建设，而现代化公共气象服务系统的标志是具备能够适应需求增长和变化的技术先进、功能完备、集约资源、开放高效的现代化公共气象服务平台，现代化公共气象服务平台建设历史性地跟随着核心气象业务——天气业务的发展而发展，现代化公共气象服务平台至少将具备适应基于天气及相关灾害监测预报预警信息的决策气象服务、公众气象服务和专业气象服务需求的功能，同时充分利用数字化、智能化、可视化、网络和GIS等技术。

（8）专业气象

气象和水文资料做到充分共享，在数值模式基础上发展定量降水预报与流域面雨量预报等。

水文-气象耦合数值模式具有较高的短、中、长期预警、预报能力，能预测和评估水循环动态变化过程，延长洪水及旱情预测的预见期，预测与评估全球变化和人类活动对水循环过程与水资源的影响及趋势。

航海和海洋服务中的台风预报、海洋预报、气象导航和近海服务做到精细化。

建立智能化海洋气象救援保障服务系统，海洋气象灾害预警、海洋资源利用气象保障以及海损、海难救援的气象保障服务能力大大提高。

交通事业发展迅速，对气象服务的需求迅速增加。

智能交通系统中普遍将交通气象条件和路面、轨道、水面相关要素的监测相结合，气象观测和预报信息直接和交通管理系统相结合，成为指导交通的重要依据。

针对交通畅通、安全的需求和天气气候特点，建立和完善现代化的交通气象监测、警报、预警、预报综合系统。

航空气象预报系统能够实现自动制作航线预报、航线实时观测数据共享。

探测、预报技术得到改进，气象情报的传递能力不断提高；

针对通信、导航、监视和空中交通管理加强航空气象服务；

对风切变、强对流天气和雾等监测和预报能力的提高将进一步加强对机场和终端区的运行支持，为提高空域容量提供技术支持，高空风、风切变和扰动、飞机结冰等的预报水平将大大提高，为航线的选择和飞行安全提供更有力的保障，促进运行管理的协同决策；

以四维资料同化技术和高分辨数值预报模式为基础，为航空飞行开发丰富的高时空分辨率预报产品。

生活环境和人均寿命成为衡量一个国家和地区是否发达的重要标志，已经成为许多发达国家未来发展规划的重要方面。

针对人民日常生活，开展高温中暑、低温冷害以及一氧化碳中毒等公共卫生方面指数化的精细预报。

依托完善的健康气象实时业务系统，开展多种类、长时效的健康气象预警、预报和影响评估业务。

（9）预报员的作用

随着以数值预报为基础的客观定量预报技术的进步，常规天气要素的客观定量预报将具有较高的精度和精细化水平，预报员的作用将发生转变，体现在对数值天气预报模式产品和其它客观预报产品性能的了解以及对各种资料和方法的综合分析应用和订正能力上。

在要素预报方面，随着精细预报业务的开展，天气预报产品（包括指导产品）大量增加，预报员不是一个站一个站作预报，而是对客观预报产品进行订正，修改场（例如降水量预报场）的预报，然后由软件内插到站点（格点）上。

预报员的工作重点放在高影响天气的监测分析和预报警报上，预报员经验在对复杂天气的预报和综合决策中仍将起重要作用,因此，预报员要通过预报技术分析研究，总结高影响天气事件预报预警技术方法，不断增强其监测预报预警能力和水平。

二、设计原则

落实科学发展观，贯彻“公共气象、安全气象、资源气象”理念，以需求为导向，以