优秀成果展示——全球大气实况分析系统及产品（V1.0）
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发布时间：2025/2/19 0:00:00
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| 成果评价编号： |
中气科成评[2024]011 |
| 评价结果： |
优秀 |
| 成果名称： |
全球大气实况分析系统及产品（V1.0） |
| 完成单位： |
国家气象信息中心 |
| 成果形式： |
应用研究和技术开发类-数据集 |
| 研究领域： |
气象信息 |
| 评价年份： |
2024 |
| 完成人： |
张涛、姜立鹏、周自江、师春香、姚爽、祝婷、姚燕、梁晓、王旻燕、张志森、刘景卫 |
| 成果简介： |
依托国家重点研发计划、气象行业专项重大项目和气象科技创新工程重大核心攻关任务的持续支持，引进消化国际先进的四维集合变分混合同化技术，并进一步研发了集合成员初始化、集合与静态背景误差权重优化等技术，构造流依赖背景误差协方差矩阵，研发了全球资料预处理、质量控制、偏差订正等技术，实现对全球4大类14小类常规观测资料以及48颗卫星资料的处理和同化，建成了全球大气实况分析系统。产出全球10km/6h的三维大气温度、湿度、风、位势高度等204个要素分析产品，滞后4小时更新。经评估，500hPa位势高度相对于ECMWF实时分析场的均方根误差为5.4位势米，优于美国NCEP GFS实时分析产品。
全球大气实况分析系统及产品（V1.0）于2021年11月实现在中国气象局的业务化运行（气预函[2021]88号），获国家气象信息中心2023年度科学技术奖“一等奖”，创新性和学术性水平主要如下：
1、建成全球大气实况分析系统。在引进消化四维集合变分混合同化(Hybrid-4DEnVar)技术的基础上，研发了集合成员初始化、集合与静态背景场误差权重优化等关键技术，分别建成13km高分辨率的确定性循环同化系统和80个集合成员的34km低分率集合循环同化系统，将集合预报样本引入变分分析中，构建能精准反映当前环流形势下模式误差特征分布的背景误差协方差，促进观测信息在空间、时间、变量之间的有效传递，提升了观测的同化能力，该方案于2021年8月通过专家论证，实现Hybrid-4DEnVar技术在实况业务中的首次应用。
2、建立全球资料实时预处理系统。攻关全球资料预处理、在线质量控制等技术，实现了实时收集的中国区域特有常规观测和全球地面、高空、海洋、飞机报等4大类14小类常规观测资料以及中国、美国、欧洲、日本等国共计48颗卫星资料的收集、预处理和同化应用，卫星资料同化占比达到90%。特别是攻关国产卫星资料质量控制、云检测、变分偏差订正等关键技术，实现风云、海洋、云遥等22颗国产卫星的云导风、掩星、微波温湿度计、微波成像仪、洋面风等29类资料的处理及同化应用，国产卫星资料同化占比达到15%，提升了实况业务自主可控能力。
3、提升全球大气实况分析产品分辨率至10km。优化同化分析产品后处理流程，使全球三维大气实况分析产品时空分辨率达到10km/6h，产品包含三维大气温度、湿度、风、位势高度等204个要素分析产品，垂直共47层，最高到1hPa，更新时效达到4小时。2023年500hPa位势高度相对于ECMWF的实时分析场均方根误差为5.4位势米，优于NCEP GFS（6.3位势米）。
1、支撑构建“全球-区域-局地”一体化实况业务体系。全球大气实况分析产品为全球和区域表面、海洋、大气化学、极大风、陆面等实况分析业务提供高分辨率、高时效、高质量背景场和边界条件，助力全球、区域、局地大气、陆面、海洋实况业务一体化发展，为长序列回算做好了系统、数据、评估技术准备，为人工智能预报模型提供自主化训练数据集。
2、支撑国家级核心实时业务。接入“天擎·实况”，支撑灾害性重大天气过程的实时监测业务，应用于三维智能网格预报，支撑实现对ECMWF三维温度、相对湿度、风预报产品的订正，订正后各要素的预报性能优于模式原始预报。应用于卫星中心风云卫星监测业务，支撑对FY-3F L1数据质量监测及FY-4B二级产品实时质量检验。
3、支撑天气会商及重大活动保障。基于该产品衍生制作了台风专题9类73种图形产品，已应用于“暹芭”、“梅花”、“弗兰迪”等10个台风过程中央台会商与复盘共22次。响应首席预报员需求，基于该产品衍生制作了15个重大活动场馆的T-LogP图，多次应用于专题会商，支撑了成都大运会气象保障。20240年在“天擎”总下载量已达347T，居高价值气象数据产品下载量排行榜第一名。 |
