从无到有、从有到精！广东区域数值天气预报模式的演进之路

广东省地处热带、亚热带季风气候区，天气复杂多变，灾害性天气多发，对精细化气象预报的需求日益凸显，亟待推动高分辨率数值天气预报模式发展。十年前，广东建立区域数值天气预报重点实验室，为南粤气象高质量发展注入强劲动力。

近日，广东省区域数值天气预报重点实验室建设十周年庆典在广州举行，同时现场举办2023年气象科技前沿进展高端学术论坛，曾庆存、宋君强、陈大可和戴永久四位院士做专题报告，共谋大湾区区域数值天气预报模式高质量发展。

建实验室：

打造创新平台硬实力

时间回到2012年12月24日，在中国科学院院士曾庆存的倡议下，中国气象局和广东省政府共同成立区域数值天气预报重点实验室（以下简称“实验室”）。

十年来，实验室定位于应用基础研究，自主研发核心技术，发展适合华南特点的数值预报技术方案。针对业务需求，深耕区域数值预报技术，围绕模式动力框架、物理过程和资料同化开展自主研发，在三维参考大气构建、拉格朗日预估校正、高精度差分方案等方面取得多项技术突破。

以创新为核心。实验室研发建立了热带区域“9-3-1”高分辨数值预报系统，建成了我国首个1千米分辨率的业务数值预报模式，为华南地区气象预报预警水平和优质服务能力的提升提供了技术支撑。

“广东气象部门十年如一日大力推进实验室建设，从无到有，从有到优，从优到强，在打赢核心技术攻坚战中取得显著成绩，使得我省气象综合实力明显增强。”广东省气象局党组书记、局长庄旭东说。

攻技术关：

核心技术自主性明显提高

“数值天气预报模式的前期研发，受到过很多困扰。”中国气象局数值预报中心原总工程师、我国自主研发数值天气预报系统GRAPES的主要奠基人之一陈德辉研究员坦言。

自上世纪70年代中期，中国气象局广州热带海洋气象研究所与中国科学院大气物理研究所，研制出我国第一个多层热带数值预报模式，随后经历了正压模式、TL6、TL10等模式的研究及业务运行；在2001年再自主研发我国新一代数值预报系统GRAPES；到2005年，基于GRAPES模式建立了南海台风模式CMA-TRAMS和中尺度区域CMA-GD模式。

2013年，实验室成立后，面对数值预报业务系统分辨率偏低、模式动力框架计算精度与物理参数化方案的优化尚有待改进等“卡脖子”难题，实验室四支研发团队展开研究。

比如针对高分辨模式误差增长和稳定性问题，实验室创新性研发时变三维参考大气、高精度差分方案、预估校正积分和动力物理反馈等高精度模式动力框架关键技术，有效解决高分辨模式垂直运动和小尺度扰动急剧增长导致不稳定的问题。

再比如，对引入物理过程参数化方案不适应局地物理过程特点且核心技术自主性不足等问题，实验室结合云物理野外科学试验和华南海气边界层野外科学试验，发展具有华南天气与地理特点的海陆面方案和修正的边界层方案等，核心技术自主性明显提高。

成果凸显：

更精准预报台风移动路径

去年，“暹芭”是首个登陆广东的台风，而CMA-TRAMS提前6天便准确预报它在南海中部生成。“欧洲中心数值模式（EC模式）没有报出有台风，美国国家环境预报中心预报的生成地点明显偏东。”省气象台首席预报员梁巧倩说。

除了在提前量上“表现出色”外，CMA-TRAMS在路径预报上也优于其他模式。最终，“暹芭”登陆茂名电白，与预报结论十分接近，而EC模式预报的登陆点一直是在雷州半岛。并且，在降水预报上，广东模式预报的降水量级和降水落区均比EC等模式更优。

根据2023年第十届全国台风及海洋气象专家工作组评估结果，CMA-TRAMS模式2022全年台风路径和强度的预报模式首次优于欧洲中心，实现历史性的进步。另外，基于CMA-GD模式研发的百米级高分辨率分钟级资料同化模式系统，也为2022年北京冬奥会提供了精准的赛区气象预报。目前，高分辨率模式也为光伏、风能等新能源领域建设提供了数值预报支撑。

“未来，数值预报发展也面临新的挑战，我们将充分利用数值预报国省合作机制、泛珠三角区域数值预报合作研发和粤港澳气象科技合作交流等机制，继续坚持核心技术自主研发，为推动热带区域数值模式实现高质量发展提质增效。”实验室主任冯业荣说，实验室将研发新一代“315”区域数值预报模式系统，基本实现区域数值天气预报关键核心技术自主可控。

【记者】张子俊

【通讯员】王天巍 吴凯昕 屈静玄

【作者】 张子俊

【来源】 南方报业传媒集团南方+客户端