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“十三五”优秀成果展示——西北复杂地形条件下数值模式关键技术研究及应用

发布者:   来源:   发布时间:2024/3/17 0:00:00   标签:   浏览次数:287

成果评价编号: 中气科成评[2022]206
评价结果: 良好
成果名称: 西北复杂地形条件下数值模式关键技术研究及应用
完成单位: 中国气象局兰州干旱气象研究所、兰州中心气象台、甘肃省气象服务中心、甘肃省气象信息与技术装备保障中心
成果形式: 应用研究和技术开发类-系统
研究领域: 天气预报
评价年份: 2021
完成人: 巩崇水、颜鹏程、任余龙、赵采玲、李红、柳媛普、段海霞、曾鼎文、周甘霖、陈晓燕、芦亚玲、任雪塬、刘晓云、邸燕君、罗雪梅
成果简介: 在国家重点研发计划等多项国家级项目,累计800多万经费支持下,项目立足西北地区复杂地形、脆弱下垫面和区域天气气候特征,围绕复杂地形条件下的资料同化、干旱半干旱区物理过程参数化的改进、高影响天气预报预测等关键科学问题和技术难点,紧扣业务需求,对资料同化、陆面过程、物理参数等十余项开展研究改进,建立资料同化中垂直速度的径向风观测算子、新增数值预报模式中土壤导热率方案、提升复杂地形下强降水预报性能、构建土壤湿度-边界层耦合指数,建立西北区域数值天气预报系统。
(1)理论和技术创新 ①确定复杂地形下的地形参数 针对西北复杂地形引入新型混合地形追随坐标系、增加上层重力波吸收参数,优化高原边坡陡峭地形下降水模拟不准确问题,降低空报现象,提升短时临近及强降水落区和强度预报效果,暴雨TS评分在2019年较2015年提高3%。(国内同类型先进水平,发表在国际期刊 JMR, 2018) ②建立资料同化中垂直速度的径向风观测算子 利用Richardson方程切线性计算垂直速度分量,建立含垂直速度项径向风观测算子,同化垂直速度,显著改善了暴雨、特大暴雨的预报效果。(国内同类型领先水平,发表在国际期刊 JGR- A, 2017) ③增加数值预报模式中土壤导热率方案 通过增加原模式中没有的CCté-Konrad及Lu-Ren方案,并开展长时段模拟评估,优选出Lu-Ren方案。新方案使气温模拟偏差减少3-4℃。(国内同类型先进水平,发表在中国沙漠,2021;高原气象,2020) ④揭示干旱区陆气耦合过程机理 基于陆气耦合模式和动力诊断方法,揭示干旱半干旱区陆气耦合随时间尺度的变化规律及其对我国北方季节干旱的影响机理,为数值模式参数改进提供理论依据。(国内外同类型领先水平,发表在JH, 2018;Journal of Climate,2019) ⑤发展数值模式偏差订正技术 根据相似演化原理,提出基于历史资料的数值预报产品订正新方法,有效降低风速预报偏差率20%左右、光伏预报偏差率15%左右,显著提升预报能力(国内外同类型先进水平,发表在Meteo. Z. 2019;干旱气象,2017,2018)。 (2)西北区域数值预报系统研发及业务化 立足西北特殊地形、气候特征、业务需求,建成4项西北区域数值预报系统,并通过甘肃省气象局业务准入,成为西北地区局地强对流、沙尘、风光电方面预报服务重要数据源。
(1)系统应用情况 ①西北区域中尺度高分辨率数值预报系统(睿图_西北RMAPS_NW V1.0)和西北区域沙尘数值预报系统(GRAPES_SDM V3.0)为兰州中心气象台、西北区域内省市提供产品预报服务,成为业务人员重要参考依据,取得显著社会效益。 ②甘肃省新能源高分辨率数值预报系统(GREHS V1.0)在甘肃省气象服务中心投入业务运行,服务新能源气象,为甘肃省三十多家风光电场提供数据支撑,产生了较好的经济和社会效益。 ③数值预报特色产品支撑甘肃气象预报服务、防灾减灾决策,在“神舟”“天宫”航天发射任务、“兰州国际马拉松”“迭部火灾”等重大气象服务中提供保障。 ④获批“甘肃省重点人才项目和陇原创新创业人才项目(2020、2022)”,积极助推甘肃文旅经济发展;相关技术产品推广至西藏、湖南,产生社会经济效益。 (2)取得科技成果 获软件著作权3项,获共青团甘肃省委“青年文明号(2016、2020)”荣誉;获甘肃省科技进步三等奖2项,甘肃省气象科技工作一等奖2项、二等奖2项;发表论文35篇(SCI(E)14篇);获甘肃省气象局业务准入系统4项。
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