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1數(shù)值天氣預(yù)報業(yè)務(wù)內(nèi)涵及發(fā)展現(xiàn)狀
1.1數(shù)值天氣預(yù)報的概念
數(shù)值天氣預(yù)報是利用流體力學(xué)方法制作天氣預(yù)報,它是把物理學(xué)中的流體力學(xué)和熱力學(xué)的基本定律應(yīng)用于大氣的變化,這些應(yīng)用了定律的大氣變化可以用一組數(shù)學(xué)式子寫出來,然后用電子計算機(jī)對這些數(shù)字式子求解,預(yù)報某一地區(qū)、半球甚至全球未來的氣壓、溫度、濕度、風(fēng)、云和降水量等等。數(shù)值天氣預(yù)報經(jīng)過一百多年的發(fā)展,已經(jīng)有了飛躍的發(fā)展。特別是計算機(jī)的快速發(fā)展,對于數(shù)值天氣預(yù)報的影響是巨大的,隨著氣象學(xué)和氣候?qū)W的不斷發(fā)展,數(shù)值天氣預(yù)報的發(fā)展速度可謂是一日千里。
1.2數(shù)值天氣預(yù)報的現(xiàn)狀
1.2.1準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式早期的數(shù)值天氣預(yù)報業(yè)務(wù)模式主要是準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式,準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式是假設(shè)靜力平衡和地轉(zhuǎn)平衡總成立,即使遭到破壞也能立即恢復(fù)的模式。這種模式中一般不考慮摩擦和絕緣熱的作用,它使數(shù)值預(yù)報在機(jī)器容量和速度都較小的情況下得以實現(xiàn)。準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式對于大氣運動預(yù)報能夠得到較準(zhǔn)確的結(jié)果,但是準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式有明顯的地域性,在中高緯度地區(qū)準(zhǔn)確度較高。低緯度地區(qū)就會出現(xiàn)較大偏差,而且往往用此模式的預(yù)報結(jié)果還有明顯的系統(tǒng)性偏差。
1.2.2原始方程模式經(jīng)過后期的實踐發(fā)現(xiàn),由于先進(jìn)的計算機(jī)的研發(fā),原始方程模式的數(shù)值天氣預(yù)報有了明顯的優(yōu)勢,經(jīng)過逐漸的發(fā)展,現(xiàn)如今數(shù)值天氣預(yù)報主要應(yīng)用原始方程模式,在大型計算機(jī)的支撐下,原始方程模式使得數(shù)值天氣預(yù)報能夠更好地預(yù)測未來大氣變化,此模式下的預(yù)報效果明顯好過準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式天氣預(yù)報。原始方程模式預(yù)報對初值、邊值、計算方法等較敏感,能夠較為接近與天氣的變化模式,所以得出的結(jié)論也更接近于實際情況,到如今數(shù)值天氣預(yù)報模式已經(jīng)發(fā)展到了多層原始方程模式。
2數(shù)值天氣預(yù)報業(yè)務(wù)模式展望
如今的數(shù)值天氣預(yù)報已經(jīng)發(fā)展的相對比較成熟了,但是仍然存在一些問題,這些問題主要表現(xiàn)在:
2.1協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)尺度
網(wǎng)格尺度的大小需要協(xié)調(diào),由于總是大于或者小于制定的網(wǎng)格尺度的大氣運動,無法準(zhǔn)確的在網(wǎng)格尺度中表現(xiàn)出來,也就得不到確切的預(yù)測值,一些參數(shù)型的數(shù)值不能準(zhǔn)確的制定,導(dǎo)致預(yù)測的結(jié)果有時候和實際情況有較大偏差。所以要盡可能的找到一個合適的一組尺度,盡可能的將各種參數(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào),得出一個更精確的結(jié)果。
2.2近似方程組帶來的偏差
雖然在原始方程模式下得到的預(yù)測值較為準(zhǔn)確,但是這些方程畢竟只是近似的表現(xiàn)大氣變化的微分過程,但實際上還是有偏差存在,對于中、長期的大氣變化預(yù)測可能就會失之毫厘謬以千里。未來應(yīng)在微分計算領(lǐng)域進(jìn)行研究,盡可能找到合理的計算方法。
2.3初值、邊值偏差
對于初值,邊值以及各個學(xué)科的復(fù)雜結(jié)合仍然存在著不足和缺陷,導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果經(jīng)常會有較大偏差。將來要更精確的監(jiān)測初值,盡量減少初值和邊值誤差,使數(shù)值天氣預(yù)報更準(zhǔn)確。所以,未來的一段時間我們的數(shù)值天氣預(yù)報仍然需要努力探索,不斷地進(jìn)行完善和發(fā)展,解決在預(yù)測中能夠控制的誤差,自主開發(fā)先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理軟件,將那以控制的參數(shù)因子進(jìn)行量化處理,反復(fù)比對,找出合理處理的手段。完善現(xiàn)行的預(yù)測模式,改進(jìn)相應(yīng)的預(yù)測設(shè)備設(shè)施,研究大氣變化演變的規(guī)律,把握規(guī)律,找出天氣預(yù)測更好的捷徑,多研究各種稀缺的數(shù)據(jù),建立一套相對完整的氣象數(shù)據(jù)庫,并利用計算機(jī)系統(tǒng),使得未來的天氣預(yù)測走向完美。大力發(fā)展氣象衛(wèi)星技術(shù),實現(xiàn)氣象天氣的多維立體性認(rèn)識和研究,不斷發(fā)展數(shù)值天氣預(yù)測業(yè)務(wù)模式。
3總結(jié)
數(shù)值天氣預(yù)報業(yè)務(wù)模式雖然已經(jīng)相對完善,但是仍然存在一些不足,在計算機(jī)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)水平大力發(fā)展的同時,數(shù)值天氣預(yù)報也得到了快速發(fā)展,數(shù)值天氣預(yù)報的預(yù)測精度越來越高,利用好先進(jìn)的技術(shù)手段,發(fā)現(xiàn)不足與缺陷并加以完善改進(jìn),相信在未來數(shù)值天氣預(yù)報業(yè)務(wù)模式將會迎來一個暫新的時代。
作者:陳義偉單位:德安縣氣象局