面向专业化气象应用的数据融合与预报系统

航天宏图面向专业化气象应用的数据融合与预报系统是针对当前气象服务业务的多样化要求,研发的一个集气象数据处理、资料同化、模式模拟预报、雷达资料解析应用、以及模式输出统计等为一体的数值天气预报综合应用服务平台。基于该平台可以针对不同的行业用户提供多样化的气象保障服务。

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气象资料处理模块

 支持包含地面气象资料、海面资料、航空报文、传真图、数值天气预报等各类型的国内外气象数据,主要的处理流程包括数据解码、质量控制、客观分析以及物理量的计算。还提供了地面气象数据的风向、风速等统计功能,可绘制风玫瑰图,对探空数据实现风、温、湿廓线分析等。

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资料同化模块

 宏图数据融合及预报系统采用先进的GSI资料同化系统,GSI资料同化系统为美国气象部门业务化运行的资料同化系统,可以实现对常规地面和探空资料、雷达资料(雷达反射率以及径向速度)、卫星资料的同化。航天宏图气象服务团队实现了对GSI中雷达反射率、卫星资料同化方法的改进,并开展了丰富的同化方案、同化影响评估等工作,使其更加适用于中国区域和中小尺度的应用。

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数值天气预报模块

 航天宏图专业化数据融合及预报系统采用了通用的WRF模式框架,并基于中国不同区域(华北、西北、华南)等气候特点发展了本地化的参数化方案,包含云微物理参数化的改善、边界层方案改善、路面过程参数化以及辐射传输参数化的本地化改善。并根据行业气象服务应用的特点对WRF进行了封装,简化了用户操作WRF的复杂程度。

 航天宏图WRF应用系统可实现对于不同尺度天气现象的精细化预报服务,例如对于暴雨系统的模拟应用,对于新能源(风能、太阳能)的精细化预报服务(WRF-LES)。

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雷达数据应用模块

 雷达资料在探测降水系统中以及短临预报方面有不可替代的作用,航天宏图数值预报系统雷达分析模块植入了多种雷达资料分析应用技术,包括雷达资料外推(0-2小时)外推、雷达反射率对流云分类、雷达定量降水估计、雷达反射率云微物理特性反演、雷达反射率直接同化等技术。通过航天宏图的雷达分析应用技术,可以最大程度上挖掘使用雷达资料的价值。

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常规资料分析模块

 航天宏图发展了专用的平台,可以实现对常规资料的分析应用,例如单站天气分析、风玫瑰图、T-LnP图等、CAPE(对流有效位能)、CIN等各种探空指数的诊断计算等。

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模式后处理模块

 为了满足不同预报服务用户的差异化需求,数值模式产生的大量数据需要通过复杂的后处理过程。方便可靠的数值预报后处理技术,可大大增强对预报员的指导作用,从而提高天气预报的准确率。航天宏图模式后处理模块利用统计、动力、人工智能等方法,并综合预报经验,对数值预报的结果进行分析、订正以及各种物理量的诊断计算。

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 模式输出统计技术是根据数值预报输出的物理量场与实测的气象要素场建立统计关系的预报方法。模式输出统计预报是目前比较先 进、科学,有效的预报方法。它已成为很多发达国家现代天气预报业务的重要工具,特别是在数值模式的后处理中已成为不可缺少的一部分。航天宏图针对模式输出统计中的预报因子选择问题,预报模型建立问题开展了深入的建设工作。

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 行业气象服务区别与公众气象预报的关键性区别之一就是精细化,在几乎所有的工业应用场景中(风机、水库、海上钻井平台、机场…)都要求气象服务单位提供定点化的预报结果。航天宏图气象应用系统降尺度模块可以根据高分辨数值预报结果,考虑局地地形、环境、太阳遮挡等因素的影响,发展精细化降尺度应用工具,实现对精细点的预报服务。

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