数值天气预报
——天气预报水平持续提高的最根本的科学途径
李泽椿陈德辉王建捷
1引言
数值预报以其能够反映大气物理规律的优势，已成为当今气象工作者进行天气分析和预报的基础。尤其是最近10多年来，气象科学以及地球科学的研究进展，高速度、高容量的巨型计算机及其网络系统的快速发展，有效地推动了数值预报的发展。在这一发展过程中，一方面，数值预报水平和可用性在大大提高，有参考意义的天气形势预报目前达到5—7.5天，我国全球预报模式的可用天数大约是6天，24—48小时预报的相关系数可达90％以上；另一方面，也使制作有意义的时间、空间上更精细的数值预报成为可能。然而，我们仍然要看到，观测误差、模式误差和大气系统的非线性特性，使得数值预报结果的不确定性和预报误差的存在是不可避免的。因此，如何应用数值预报产品，即能否科学、合理地从大量的数值预报结果中提取出有价值的信息，是在天气预报中能否真正以数值预报为基础和有效发挥预报员作用的关键问题，直接影响预报效果和精度。在回顾我国数值天气预报发展历程和展望未来的时候，我们更在思考数值预报应用问题，期望通过探讨适合我国预报业务特点和适应不断拓展的预报服务需求的科学预报途径，为我国数值预报的开发与业务应用向健康、协调方向发展和推进提供一些有益的思路。
5对我国数值预报开发与应用问题的若干看法
5.1数值预报应用中存在的问题
从80年代初期接收ECMWF数值形势预报产品开始、到90年代以后有了产品较为丰富的我国自己的全球和区域数值预报，数值预报产品的应用问题始终挑战着广大气象工作者、特别是在预报服务第一线的预报人员。我们可喜地看到，经过多年的不懈努力和实践，伴随着数值预报水平的提高，数值预报产品的应用也积累了不少经验并在各级台站的实际预报中取得了一定成效。但是也需认识到，当数值预报技术和业务深入发展的今天，面对新的和日益丰富的数值预报产品，数值预报的应用现状并不理想，存在的问题日见明显；在预报业务中，数值预报应用工作的进展缓慢和难以深入。这些问题解决不好不仅影响当前，而且影响长远，即可能造成提高预报准确率的后劲不足。
分析认为，当前数值预报应用中的问题主要表现在以下几个方面：
（1）数值预报的使用方法陈旧、单一
虽然与80年代初期（当时仅能得到很少的数值预报产品，如500hPa高度、海平面气压）相比，目前国家级及省地气象台能得到的数值预报产品（如，从地面-10hPa各标准等压面的温度、高度、湿度、风，多种物理诊断量等）已是相当丰富，但是数值预报产品在预报流程中的使用方法与当初相比却没有太多改变，基本上还停留在把数值预报直接当作天气图来使用的阶段。诚然，天气图是制作天气预报最基本的图表，它包含了许多有用的实况信息、是天气学理论的直接表现，对天气预报的制作有着不可磨灭的历史作用和现实作用。但是，作为对3维大气的描述，天气图的方式有它的局限性：只给出了大气中几个代表层的情况和描述大气基本特征的要素，因而主要表达了大气的2维基本特征（即水平特征）。在目前的预报流程中，把数值预报直接当作天气图来使用还是相当普遍的，对物理诊断量的应用也比
较定性和方法单一。这样的使用方法一方面影响了从3维大气整体变化特征和大气物理过程演变的角度来进行预报思维，另一方面也使数值预报提供的大量有价值信息不能得到有效和充分的利用。
（2）对数值预报产品性能的把握和深刻理解还不足
目前，在使用数值预报产品的过程中，缺乏对数值预报产品性能的把握和深刻理解是影响应用效果的主要问题之一。由于未能深入地（结合天气系统特点、地域特点、季节特点等）分析数值预报的误差、掌握其性能，因此在数值预报产品的使用中常常出现或是依赖或是拒绝的现象。而事实上这种依赖或拒绝都存在盲目性，不仅对有效利用不同产品的优势不利，而且影响预报技能的提高和经验的积累。另外，在从大量数值预报产品中有针对性地提取有价值的信息方面，还有随意性和盲目性，如：还不能很好地就不同预报问题来选择和重点分析相关数值预报图和物理量。这与对天气系统发展的物理认识和对数值预报产品表达的物理意义的理解还不足是有关的。大气中不同物理过程的演变其外在表现特征是有差别的，或者说是通过不同物理参量的特征来反映的，若不能针对具体问题分析和应用数值预报产品，就不易抓住大气演变的主要特征和矛盾，势必影响预报的准确性。
（3）预报平台——可视化工具相对落后
在已经能够得到大量4维（3维空间+时间）数值预报产品的时候，支持预报员工作的平台将这些数据展现给预报员的方式仍主要是2维平面图，业务用的可视化工具远不能满足将预测数据以直观、生动、多角度的方式展示出来的业务要求，即还不能实现对反映大气空间运动和时间演变的数值预报结果的高质量可视化，给出大气环流和天气系统立体的结构及动态变化的逼真描述。可以说，相对落后的可视化工具在一定程度上限制了预报员思维空间的扩展和对大气变化过程的物理理解。
5.2 适合我国预报业务特点的预报思路和途径
（1）挖掘数值预报的潜力，中西产品结合、扬长避短
数值预报有着坚实的物理基础，它是实现预报客观化、定量化、自动化的重要途径，存在着改进预报水平的巨大潜力。80年代以来，我们先后接收欧洲中期天气预报中心、美国国家气象中心及日本气象厅所发布的数值预报产品，最近还接受德国、英国的数值预报产品，这些产品在各级气象预报台得到了较好的使用。但是，它们所能提供的预报产品在数量上和时效上都远不能满足气象预报业务发展及拓宽预报领域的需求，这些单层次、单要素产品对完整描述大气结构及变化显然是不够的。如果仅仅依赖别国的数值预报产品我们就会十分被动。因此，我们既不排斥国外的产品，更要立足于积极、努力地从大量的我国自己的数值天气预报产品中挖掘反映3维大气变化的物理信息，做到中西产品结合、掌握各种产品性能、扬长避短。
（2）对数值预报产品进行“无缝隙”应用
面对越来越多的数值预报产品，在有限的预报制作时间里，对数值预报产品去粗取精、有的放矢地使用的确不时一件容易的事情。不同尺度数值预报系统侧重于不同时空尺度的大气过程的预报问题，因此建议， 对于短时-短期预报，可以更多地应用中尺度/有限区域数值预报产品，重点分析和掌握中尺度模式系统对气象要素及其短时变化的预报性能。 对于短期-中期预报，2-5天以应用全球中期数值预报产品为主，特别注意把握中期数值模式系统
吉林省环境气象监测预报业务平台系统需求 一、设计原则 （一）先进性 保证整个系统功能和性能的前提下，最大限度地应用国内最新产品和采用成熟、可继承、具备广阔发展前景的先进技术。 （二）实用性和完备性 系统应体现实用性，功能齐全完备，能与业务和日常管理紧密结合，能够最大限度地满足实际工作要求。 系统应易于操作、易于更新、易于管理，界面友好，数据组织灵活，能满足各层次用户的使用要求。 （三）标准化和通用性 系统设计应符合软件设计的基本要求，强调标准化、规范化和统一化，保证数据格式的标准化、数据编码的标准化、数据规范的标准化。 （四）安全性 （1）系统运行稳定，计算结果准确；不造成死机、“假死”等状态；具有良好的安全性，保证数据不外泄。 （2）系统可以有效地抵御外部入侵，保护内部的相关的基础数据、业务数据、分析数据。保障系统数据库以及系统本身不被攻击、盗取。 （3）系统具有有效的数据加密机制，保障数据在网络传输时的安全性。防止数据被不良用户盗取或者丢失。 （五）灵活性 系统在设计过程中，要充分考虑到今后系统的变化、服务的扩展和更新等变化因素，在数据库存储、数据库容量、发布终端管理以及系统功能方面都尽量以模块化、组件化的方式进行设计开发，保障系统的灵活度。 （六）可拓展性 随着终端和用户类型以及发布手段的不断增加和完善，预留可满足扩展的接口，便于以后业务拓展的需求。 三、建设内容要求
本系统主要建设内容是建立基于web的吉林省环境气象监测预报业务平台，服务器位于吉林省气象局，相关部门可以授权应用。此外还需建立为对该系统提供支持的数据库。 (一)整体框架 吉林省环境气象监测预报业务平台主要包括环境气象监测、环境气象预报、环境气象服务产品、预报质量检验以及帮助5个主要部分（子系统）。 （二）各子系统功能 1、环境气象监测子系统功能 环境气象监测子系统包括主要污染物实时监测和气象条件实时监测两部分。 （1）主要污染物实时监测 主要开发查询、统计分析和报警功能。查询功能要求在GIS底图上将吉林省现有的污染观测数据实时显示，需要显示的主要有吉林省气象局环境气象监测站点50米高度PM10、,PM2.5实时数据以及环保局目前网上现有的10个站点的6种污染物（PM10、,PM2.5、 SO2 NO2 、CO、O3）1小时、24小时浓度、IAQI以及AQI数据。 当日实时数据要求以曲线形式显示。 任意时段日值（浓度、AQI）查询以曲线图方式显示。 统计功能开发：可选取任意时段日值和小时值进行统计分析，可显示期间平均浓度、最大值、最小值。 报警功能：PM2.5达到或超过150微克/立方米或AQI达到或超过150（中度污染）立即报警。 （2）气象条件实时监测分析 主要开发查询、统计分析和报警功能。 气象条件实时监测主要包含烟、雾、霾、降水的实时监测以及环流形势、水汽、风、逆温、混合层高度、理查逊数、稳定度等气象参数分析实时观测。 烟、雾、霾提取人工站（3小时1次）报文以及WS报进行监测，实时显示当日出现情况（包括出现时间），并可按时间进行3小时间隔或选取任意日进行查询。一旦监测到雾、霾立即报警。 统计功能要求能统计任意时间段（日）烟雾霾出现情况。
气象服务先进个人事迹 篇一：气象局先进工作人员个人事迹 气象局先进工作人员个人事迹 面包车在藏北高原的公路上飞快地行驶，我们的目的地是那曲地区气象局，这次不仅要了解那曲气象事业的发展变化，还要关注一个人——那曲地区气象局防雷中心主任杨军奇。公路两边的远山上，时不时地见到一些挖虫草的人，但并没有立刻意识到他们与我将要采访的对象有关。 畅谈“雷暴” 来到气象局，很快就见到了杨军奇。这是一个身材高大魁梧、皮肤有些黑的小伙子。哦，其实也不是小伙子了，1968年生人，1988年毕业与兰州气象学校的甘肃汉子。 地处世界屋脊的西藏本来就是雷暴频发区。“那曲就属于雷暴高发区，年平均雷暴日数为85.2天，并且主要集中在5月至8月??”杨军奇一番专业的解读，让我们了解到那曲地区的复杂天气：“冬雷阵阵”是有的，六月飞雪也很常见。这样的气候对于防雷的确是一个严峻的挑战，何况那曲欢迎该存在着一些科技水平、人员素质以及设备配置上的不足呢？我在为他们的工作倍感压力。 “每年都会有采集虫草的群众遭遇雷击，当地老百姓对于防雷知识的缺乏是导致惨剧的重要原因。我们印发了大量图文并茂、汉藏双语的
小册子，很受群众欢迎，宣传效果很好。现在情况好多了??”说起防雷工作，杨军奇的话很多，也表达得非常清楚，很快我们就了解到许多那曲防雷工作的情况，甚至包括众多细节。比如在藏族群众进行雷电防御的一些故事、那曲近年防雷工作的发展情况和问题以及为青藏铁路等防雷所做的重要工作。 漫谈“援藏” 为什么要调进那曲工作呢？ “为什么??”这时候的杨军奇说话变得不那么流利了。“这里有需求，我就来了，援藏，本来定的是3个月，结果一直到11月份才回去??又来了一段时间，10月就调来了??”他的回答一直让我无法准确地表述出他进藏的理由，但我已经明白了许多。 1988年兰州气象学校毕业的杨军奇来到酒泉气象站，一干就是5年，1993年至1998年，他又在位于中蒙边界、满目戈壁的马鬃山气象站干了5年。也许，就是在马鬃山这样的艰苦台站的经历，成就了杨军奇坚毅而果敢的性格。 “那曲的条件虽然很艰苦，但那曲行署领导特别重视并亲自抓防雷，工作很好开展??”一说到防雷，杨军奇的语言有开始流利起来。在那曲，他基本上没有什么高原反应，身体状况也不错。他笑着说：“嗯，还不错，就是有些掉头发。”高原反应给予人的伤害是显著的、长期的，即使再年富力强的人也难以抵挡。 其实，杨军奇调入那曲也费了一些周折。杨军奇自援藏以来，结合那曲实际，开创了许多新的工作领域，加上那曲地区行署十分重视防雷
数值天气预报基础教学大纲 开课院系：海洋环境学院 教学大纲撰写人：贾英来撰写时间： 2008 年 3 月15 日 课程编号： 课程名称：数值天气预报基础 英文名称：Introduction to Numerical Weather Prediction 推荐使用教材：数值天气预报编者：沈桐立，田永祥，葛孝贞，陆维松，陈德辉 出版社： 气象出版社 出版日期：2003-9-15 , ISBN：7502919724/P.0751, 课程总学时：34 总学分：1.5 含上机学时：17学 分：0.5 周学时： 2 学期安排：三年级第二学期 课程教学目标与基本要求(是否双语教学)： 教学目标：掌握数值天气预报的基础理论和基本方法，包括σ垂直坐标系以及地图投影坐标系下的大气运动方程组；几种常用的地图投影（麦卡托、兰勃脱、极射赤面投影）；数值差分方法；时间积分方案；采用差分近似所带来的各种问题，比如线性计算不稳定，有限网格下的误差，非线性计算不稳定等；以及减小计算误差和克服计算不稳定常用的方法—平滑和过滤。教学目的是为了向学生传授数值天气预报基本知识，培养学生根据大气运动微分方程组构建数值预报方程的能力，能够对所建立的差分方程组进行稳定性及误差分析，并采取相应的措施来减小计算误差，提高稳定性。 基本要求：汉语教学 考试形式：考试（其中理论课成绩占50％，编程实践课成绩占35％，课堂表现占15％） 课程内容与学时分配：
章节授课内容授课模式学时 绪 论数值天气预报的诞生、发展及现状多媒体教学 1 第三章数值计算方案 §1 差分方法 §2 时间积分方案 多媒体教学 多媒体教学 1 2 §3 线性计算稳定性 讨论＋多媒体教学 4 §4 三层格式的计算解 §5 有限网格下的误差 §6非线性计算不稳定 §7平滑和过滤 多媒体教学 多媒体教学 多媒体教学 多媒体教学 1 1 2 2 第一章大气运动的基本方程组 §1 旋转坐标系中的基本方程组 §2 球坐标系中的基本方程组 §3局地直角坐标系中的基本方程组 §4 P坐标系中的基本方程组 §5 σ坐标系中的基本方程组 §6 大气运动基本方程组的简化 §7涡度方程和散度方程及其简化 多媒体教学 多媒体教学 多媒体教学 多媒体教学 多媒体教学 多媒体教学 多媒体教学 1 1 第二章 地图投影坐标系中的大气运动基本方程组 §1 地图投影 §2 普遍的正交曲线坐标系中的基本方程组§3普遍的地图投影坐标系中的基本方程组讨论＋多媒体教学 多媒体教学 多媒体教学 4 上机实习1编写计算兰勃脱地图投影放大系数和科氏参 数的FORTRAN程序 上机实习 2 上机实习2编写计算mecartor地图投影放大系数的 FORTRAN程序 上机实习 2 上机实习3:用欧拉后差和中央差方法求解一维线性平 流方程 上机实习 2 上机实习4对给定的时间序列和空间场进行平滑并绘图上机实习 2 上机实习5编程把σ坐标系下的数据转换到p坐标下上机实习 2
1. 试证明球坐标系中单位矢量i 的个别变化率为。 () k j r u dt di ???cos sin cos -= 2. 试说明局地直角坐标系(即z 坐标系)中的运动方程与球坐标系中的运动方程有何异同? 3. 在等压面p 与p p δ-之间有一气柱,其横截面积为y x δδ,气柱内的空气质量为M δ。试根据该气柱在运动过程中其质量守恒的原理导出P 坐标系中的连续方程为 =??+??+??p w y v x u 4. 应用()t z y x ,,,、()t p y x ,,,两坐标系因变量F 偏微商的转换关系式（1.69）和（1.78）证明 p z dt dF dt dF ? ?? ??=??? ?? 5. 应用()t p y x ,,,、()t y x ,,,σ两坐标系因变量偏微商的转换关系式（1.113）和（1.117）把P 坐标系中的连续方程 =??+??+??p w y v x u 转换到σ坐标系中去。 6. 应用σ坐标系中的连续方程（1.126）把该坐标系中分量形式的水平运动方程写成通量形式。 7. 已知小尺度运动系统龙卷的物理变量特征尺度为：L ~210米，D ~410米，U ~50米?秒1-，W ~1米?秒1-，p h ?~40百帕。应用尺度分析方法简化运动方程（1.132）~（1.134），使其适用于龙卷尺度的运动。对于这种小尺度运动，流体静力近似是否成立？ 8. 已知中尺度运动系统台风的物理变量特征尺度为：L ~510米，D ~410米，U ~100米?秒1-，W ~10米?秒1-，p h ?~40百帕。应用尺度分析方法简化运动方程（1.123）~（1.134），使其适用于台风尺度的运动。对于这种中尺度运动，流体静力近似是否成立？ 9. 试说明涡度方程（1.149）中辐散项、倾斜项和力管项引起涡度局地变化的物理机制。 10. 涡度方程（1.170）有哪几种简化形式，它们各有什么特点？ 11. 散度方程（1.175）有哪几种简化形式？它们各有什么特点？它们描述了哪些物理量场之间的平衡关系？
全国智能网格气象预报业务 规定（试行） 中国气象局
目录 全国智能网格气象预报业务规定(试行) (3) 附件1 全国智能网格气象预报业务产品列表 (8) 附件2 全国智能网格气象预报业务产品预报责任区经纬度范围表.. 10 附件3 全国智能网格气象预报业务产品共享目录 (11) 附件4 全国智能网格气象预报业务产品文件名 (12) 附件5 全国智能网格气象预报业务产品GRIB2数据格式 (24) 附件 6 全国智能网格气象预报业务产品城镇天气现象、风速风向生成规范 (38) 附件7 全国智能网格陆面基本要素预报检验办法 (41) 附件8 全国智能网格气象预报业务产品实况分析检验办法 (54)
全国智能网格气象预报业务规定(试行) 第一章总则 第一条为规范全国智能网格气象预报业务，有效提高气象预报准确率和精细化水平，根据中国气象局《全国智能网格气象预报业务2017年工作方案》要求，制定本规定。 第二条本规定涵盖全国智能网格气象预报业务相关分工、流程、产品、数据、检验和应用环节。 第三条本规定适用于气象部门从事全国智能网格气象预报业务的单位。 第二章业务分工 第四条全国智能网格气象预报业务由国家级、省级、市县级三级业务构成。 第五条国家级智能网格气象预报业务主要由气象中心、信息中心、公服中心负责完成。职责分工如下： 1.气象中心：负责全国智能网格气象预报业务的组织实施，牵头组织制作发布全国0-10天网格预报指导产品，开展0-24小时内的客观滚动订正，对省级实时更新产品进行边界协调，拼接形成统一的全国智能网格预报“一张网”，并组织开展业务检验。 2.信息中心：牵头负责基于CIMISS的智能网格气象预报业务数据环境的建设和业务运行维护，负责滚动提供降水、气温、风向、风速等实况分析产品，为国省开展滚动订正业务提供支持。
2012年决策气象服务方案 为进一步规范决策气象服务流程，改进决策气象服务质量，提高决策气象服务的针对性、敏感性、综合性和时效性，全力做好2010年决策气象服务工作，特制定本方案。 一、决策气象服务产品 决策气象服务产品主要包括《重要天气预报》、《重要气象信息》、《专题气象服务》、《领导专报》、文件、手机短信等，服务对象为县委、县政府、县人大、县政协和人武部以及防汛抗旱指挥部、森林防火指挥部、农业局、救灾办等有关部门。 表1：决策气象服务产品表 二、2012年决策气象关注重点 1. 2012年分月关注要点
二月 三月 四月
五月 六月 七月
八月 九月 十月
十一月 十二月 2.新县分月天气气候特点、主要气象灾害、农事活动和社会活动
3、定期服务内容 （1）5月21日-6月20日，“三夏”专题服务材料，二级服务范围 （2）9月21日-10月20日，“三秋”专题服务材料，二级服务范围 （3）汛期早 8点，24小时雨情资料服务，二级服务范围 （4）5月30日、9月29日分别发布两个黄金周预报服务 （5）12月～2月，春运专题气象服务。 4.分级服务范围 （1）一级服务范围为情况异常紧急情形：县委常委成员、县委办、县政府办；县政府县长及相关副县长、应急办；县人大主任、副主任、办公室，县政协主席、副主席、办公室。传真：县防汛办、森防办、水利局、安监局、公安局、教体局、广电局（电视台）、公安交警大队、财政局、救灾办、农业局、交通局等有关部门（2）二级服务范围为情况重要情形：县委办、县政府办、应急办，县安监局、教体局、广电局（电视台）、公安交警大队、农业局、交通局，有关局(办)。 （3）三级服务范围为一般情况：县委办、县政府办、应急办，县安监局、教体局、广电局（电视台）、公安交警大队、农业局，有关局(办)。 三、决策气象服务流程
南京信息工程大学大气科学专业《数值天气预报》试卷（A ） 年级― ――― 班级―― ― 任课教师： 姓名―― ――― 学号 成绩 1、 请写出σ坐标的定义？并给出水平气压梯度力在σ坐标下的形式？（8分） 2、 大气数值模式可以分为哪几类？（8分） 3、 已知地图投影直角坐标系中x 和y 方向的地图投影放大系数分别为m 和n ，请写出 散度V ??、标量平流A V ?? 的表达式。（8分） 4、 请写出A 2?的差分形式。（8分） 5、 对于一维平流方程：0=+x u c t u ????（其中c 为常数），时间、空间均采用向前差分格 式，写出对应的差分方程，并讨论其稳定性。（15分） 6、 请详细说明用数值方法求解准地转正压模式的具体计算步骤。（8分） 7、 请写出方程 ()0 vF F u F y y x x x t t =++对应的差分格式。（10分） 8、 设一维变量F i 可表示为如下谐波形式：()α++=i i kx cos F ?C F ，其中C 为一常数，F ?、k 和α分别为谐波的振幅、波数和位相，空间三点平滑算子定义为 () 1i i 1i i x i F F 2F 2S F F ~-++-+=，（1）请导出空间三点平滑响应函数的表达式；（2）试证 明：当S=1/2时，三点平滑可以完全滤除原谐波中波长为L =2?x 的波动。（15分） 9、 简述模式初始化的概念模式？简单说明模式初始化有哪些常用的方法？（10分） 10、什么是数值模式物理过程参数化？模式的物理过程参数化包括哪些主要的内容？ （10分） 南京信息工程大学大气科学专业《数值天气预报》试卷（A ） 标准答案及评分标准 1、 请写出σ坐标的定义？并给出水平气压梯度力在σ坐标下的形式？（8分） 答：（1）σ坐标的定义： （4分） （2）根据 ，气压梯度力在σ坐标下的形式：
第4卷 第4期 1999年12月气 候 与 环 境 研 究Climatic and Environmental Research Vol.4, No.4Dec . 1999 中期数值天气预报的集合预报试验 蔡其发 张立凤 张 铭 (空军气象学院,南京 211101) 摘 要 利用中国科学院大气物理研究所研制的T42L9谱模式,在中期数值预报领域中引 入集合预报的概念和方法,初始扰动场取为T42L9谱模式24小时预报误差的平均均方差乘 随机数,再综合利用蒙特卡洛预报(MCF)和落后平均预报(LAF)两种方法作集合预报试 验,试验结果表明:各成员预报的等权平均或不等权平均的集合预报明显优于单一的控制预 报;不等权平均与等权平均的集合预报结果相比较,不等权平均的集合预报优势较明显;在 不等权平均的集合预报中,区域性不等权平均又比全球性不等权平均的预报稍好。 关键词 中期数值天气预报 集合预报 试验 1 引言 数值预报是以某个初始场为基础,通过逐日积分来做预报的,因而初始场具有极端重要的意义。但是初始场又不可避免地带有一定的误差,即有某种不确定性,因此数值预报就有一定的随机性,特别是对短期气侯预测而言。为了克服这个问题,Leith [1]提出了一种随机动力预报方法,建议用多个预报的集合来计算统计平均。集合预报方法从提出至今,主要是用于短期气侯预测领域,如:Miyakoda 等[2] 首先用大气环流模式做了30天平均的有意义的动力预报。Murphy 等[3]也证实了用大气环流模式能较好的制作经过时间或空间滤波的具有使用价值的预报。胡增臻等[4]利用动力、统计方法相结合,建立了一个带随机初值和随机强迫的简单动力模式作集合预报试验,获得了比单纯的动力模式或随机模式更好的结果。Baumhefner [5]利用低分辨率的气候模式,应用集合预报技巧制作10～30天的动力延伸预报,获得了与高分辨率气候模式预报质量相当的预报结果。1992年美国国家气象中心在中期数值业务预报中引进了集合预报方法[6],但目前的中国尚未见到将集合预报方法引入中期数值预报领域的报道。 集合预报的常用做法有两种:一种是在某个时刻的观测初始状态(初始场)上叠加或扣除不同的随机扰动场,从而得到多个带有不同的随机扰动的初始场,再由这些不同的初始场分别作预报,然后把这些不同的预报结果求平均,这种方法称为蒙特卡洛预报(Monte Carlo Forecast ,简写为M CF),也有人称做随机扰动预报(Random Perturbation Prediction);另一种集合预报方法是Hoffman 和Kalnay [7]提出来的,这种方法是用相距6小时或12小时的不同时刻初始场分别作预报,然后把相同时刻的预报结果求平均,称为落后平均预报(Lagged Average Forecast ,简写为LAF )。具体做法又可分为两种,即不加权(L F)和加权(L F),加权时权重系数根据预报误差 35收到,56收到修改稿 本工作得到国家重点基础研究发展规划项目“我国重大气候灾害的形成机理和预测理论的研究”的资助a A t A 1998-0-21998-0-2
天气预报等级用语业务规定实施细则（试行） 为规范公众天气预报等级用语，科学发布天气预报、警报和预警信号，依照中国气象局预测减灾司《天气预报等级用语业务规定（试行）》的要求，特制定本实施细则。 一、总则 1．根据天气过程或系统的逼近时间和影响强度，预报等级用语一般依次为预报、警报和预警信号。预警信号是警报的一种表现形式，是最高级别的警报。只有热带气旋和大风降温预报可以发布“消息”。 2．无论是预报、警报还是预警信号，都应明确预报名称、发布单位和发布时间；天气过程或系统影响区域、出现时段、强度、可能造成的影响及防御提示等。 3．本规定给出了热带气旋、暴雨、高温、寒潮、大雾、雷雨大风、大风、冰雹、雪灾、道路结冰、霜冻、灰霾、城市内涝、地质灾害、森林高火险、城市高火险等十六类天气预报等级用语。文中规定的预报时效一般是指最长预报时效，各级气象台可根据对每次天气过程的预报能力，确定预报发布的时间和等级用语。 4．天气预报等级用语是根据目前的预报能力确定的。随着预报能力的提高，需要滚动修正。 二、热带气旋预报等级用语 分消息、预报、警报、紧急警报和预警信号五级。 1．消息：编号热带气旋远离或尚未影响到预报责任区时，根据需要可以发布消息，报道编号热带气旋的情况，解除警报时也可以用消息方式发布。 2．预报：预计编号热带气旋在未来72小时内将影响本责任区的沿海地区发布预报。 3．警报：预计编号热带气旋在未来48小时内将影响本责任区的沿海地区或登陆时发布警报。 4．紧急警报：预计编号热带气旋在未来24小时内将影响本责任区的沿海地区或登陆时发布紧急警报。 5．台风预警信号：根据逼近时间和强度分四级，分别以蓝色、黄色、橙色和红色表示。关于预警信号的规定，详见中国气象局《突发气象灾害预警信号发布试行办法》（附件2），下同。 —1 —
对我国天气预报业务几个问题的思考 中央气象台台长矫梅燕 1、分析天气预报业务所面临的问题 天气预报业务发展的根本目标是不断提高预报准确率。但是应该看到，面对着我国气象服务的需求和发达国家的发展经验，我们的预报业务能力存在着明显的差距。主要表现在：一是预报的精细化程度不高，特别是中小尺度突发性灾害天气的监测和短时预警业务能力十分薄弱，暴雨等强天气的定量预报能力不足，远不适应防灾减灾的国家需求；二是标志着天气预报科技水平核心预报技术的数值预报的水平，与发达国家的差距巨大，尽管我国的数值预报业务已经历了二十多年的发展，但尚未走上一条可持续发展的道路；三是天气预报的业务技术体制不完善，适应现代天气预报业务和精细化气象服务需求的预报技术路线、业务技术系统尚未完全建立，业务布局与分工及业务流程等尚不够明晰；四是天气预报业务的人才队伍严重不足，专家型预报员队伍尚未真正建立起来。 针对天气预报业务存在的问题，天气预报业务体系的建设应围绕着数值预报的持续发展、专业化的预报业务和技术体系建设、五级台站集约化业务流程与分工以及预报专家队伍建设等问题来逐步推进。 2、关于数值预报的持续发展问题 总结我国数值预报发展的不足，借鉴发达国家的经验。个人认为，国家数值预报业务要尽快走上可持续发展的道路，也就是要建立起具有自主发展完善能力的数值预报模式系统，实现对模式系统持续性地改进提高，才能逐步形成我国数值预报的科技优势。 现阶段模式发展要重点围绕变分同化技术和资料应用展开，着力解决观、探测资料的质量控制到模式同化应用等系统性研发问题，推动资料应用与模式研发的专家及业务科研单位间的联合合作，尽快实现多元卫星遥感资料及雷达、GPS等多种非常规资料的同化应用，提升多种气象观测资料的应用能力。在模式物理过程方面，目前要加强相应的科研工作，做好科技储备。 3、关于发展专业化预报业务和技术体系问题 在业务体系方面，预报的精细化需要建立在专业化的业务体系上。借鉴发
1 引言 本标准从2006年3月开始编制，在广泛征求有关单位从事天气、气候、农业气象、人工影响天气、预报服务等方面专家意见，并经全国气象防灾减灾标准化技术委员会（SAC/TC 345）组织专家审查会审查通过后，于2011年12月30日经国家标准化管理委员会批准发布，2012年3月1日起正式实施。该标准的实施，对于进一步规范气象服务用语、提高气象服务效益、满足经济社会对气象服务的需求具有重要作用和意义。 2 标准编制的目的和依据 2.1 标准编制的目的 气象服务是我国气象现代化建设和气象事业发展的重要内容，随着我国社会经济的快速发展，气象与国民经济建设、工农业生产、防灾减灾趋利避害以及公众日常生活等之间的关系越来越密切。为满足社会经济发展和公众生活水平提高对气象服务日益增长的需求，各级气象部门及有关行业台站把气象服务作为重中之重，切实加强面向民生、面向生产、面向决策的气象服务工作，不断扩展和延伸服务面，服务对象涉及党政部门、广大公众以及工业、农业、交通、林业、牧业、水利、环保、电力等各行各业。由于不同的服务对象具有不同的服务需求，使气象服务种类随之不断增多，为规范气象部门和涉及相应气象业务的其他行业部门的气象服务类别，更好地开展气象服务工作，特制定本标准供参照使用。 2.2 标准编制的基本依据 在标准编制过程中，编制组参考了《中华人民共和国气象法》、2001年1月由马鹤年主编的《气象服务学基础》、2004年1月气象出版社出版的《中国气象事业发展战略研究》、2008年9月26日第五次全国气象服务工作会议主报告《坚持需求牵引，推进改革创新，努力开创公共气象服务工作的新局面》、2009年2月中国气象局下发的《公共气象服务业务发展指导意见》等法律法规、中国气象局有关业务文件及相关文献资料。 3 标准编制的基本原则 本标准编制过程中遵循了以下基本原则： （1）科学性。编制本标准的目的是统一和规范目前我国开展的气象服务类别，使气象服务工作的开展更加规范化、标准化、科学化。因此在编制过程中，按照我国相关法律法规的规定，通过客观、科学、合理的总结和分析、归纳，对目前气象工作中较为规范的气象服务种类进行了阐述和定义，注重每一条款的科学性。
大气科学专业《数值天气预报》试卷（A ） 1、 请写出σ坐标的定义？并给出水平气压梯度力在σ坐标下的形式？（8分） 答：（1）σ坐标的定义：（4分） （2）根据 ，气压梯度力在σ坐标下的形式： （2分） 进一步利用状态方程有： （2分） 2、 大气数值模式可以分为哪几类？（8分） 答：大气模式的可以分为：??? ?? ?????????? ?? ??????????斜压原始方程模式正压原始方程模式原始方程模式平衡模式线性平衡模式非地转模式准地转斜压模式准地转正压模式准地转模式过滤模式数值天气预报模式 3、 已知地图投影直角坐标系中x 和y 方向的地图投影放大系数分别为m 和n ，请写出散度 V ρ ??、标量平流A V ??ρ的表达式。（8分） 答：V ρ??＝mn [? ?? ??n U X ??+? ?? ??m V Y ??] （4分）；A V ??ρ＝mU X A ??+nV Y A ?? （4分） 4、 请写出 A 2?答： 2 2222 y A x A A ??+??=?， 2 ,1,,122)(2Δs A A A x A j i j i j i -++-=??； 2 1 ,,1,2 2)(2Δs A A A y A j i j i j i -++-=?? 最终有：2 ,,1,11,1,,2 )(4)(Δs A A A A A A j i j i j i j i j i j i -+++= ?-+-+（8分） 5、 对于一维平流方程：0=+x u c t u ????（其中c 为常数），时间、空间均采用向前差分格式， 写出对应的差分方程，并讨论其稳定性。（15分） 答：（1）差分方程：t u u n i n i ?-+1＋c x u u n i n i ?-+1=0；（5分） （2）稳定性讨论：设i Ikx n n i e A u =，将其代入差分方程，可以求得增幅因子G ： x k sin I x k cos G ?β?ββ--+=1 ()()()0 1111122≤+?≤+-+=ββ?ββx k cos G
天气预报等级用语业务规定 （试行） 为规范公众天气预报等级用语，科学发布天气预报、警报和预警信号，特制定本业务规定。 一、总则 1、根据天气过程或系统的逼近时间和影响强度，预报等级用语一般依次为预报、警报和预警信号。预警信号是警报的一种表现形式，是最高级别的警报。只有热带气旋和大风降温预报可以发布“消息”。 2、无论是预报、警报还是预警信号，都应明确预报名称、发布单位和发布时间；天气过程或系统影响区域、出现时段、强度、可能造成的影响及防御提示等。 3、本规定给出了热带气旋、暴雨、高温、寒潮、大雾、雷雨大风、大风、沙尘暴、冰雹、雪灾、道路结冰、霜冻、灰霾、城市内涝、地质灾害、森林（草原）高火险、城市高火险等十七类天气预报等级用语。文中规定的预报时效一般是指最长预报时效，各级气象台站可根据对每次天气过程的预报能力，确定预报发布的时间和等级用语。 4、其它种类的天气预报等级用语由各省（区、市）气象局根据实际情况制定，报中国气象局预测减灾司备案。 5、天气预报等级用语是根据目前的预报能力确定的。随着预报能力的提高，需要滚动修正。 二、热带气旋预报等级用语 分消息、预报、警报、紧急警报和预警信号五级。 1、消息：编号热带气旋远离或尚未影响到预报责任区时，根据需要可以发布消息，报道编号热带气旋的情况，解除警报时也可以用消息方式发布。 2、预报：预计编号热带气旋在未来72小时内将影响本责任区的沿海地区发布预报。 3、警报：预计编号热带气旋在未来48小时内将影响本责任区的沿海地区或登陆时发布警报。 4、紧急警报：预计编号热带气旋在未来24小时内将影响本责任区的沿海地区或登陆时发布紧急警报。 5、台风预警信号：根据逼近时间和强度分四级，分别以蓝色、黄色、橙色和红色表示。详见《突发气象灾害预警信号发布试行办法》（气发[2004]206号），下同。 三、暴雨预报等级用语 分暴雨预报、暴雨警报、暴雨预警信号三级。 1、暴雨预报：预计未来48小时或24小时责任区内将有暴雨发生，对国民经济和人民生活将造成一定影响，可发布“暴雨预报”。如果影响较小，则不用“暴雨预报”术语。 2、暴雨警报：预计未来12小时（有把握时也可以提前24小时）责任区内将有暴雨发生，对国民经济、人民生命财产安全和生活有较大影响，可发布“暴雨警报”。如果影响不大，则用“暴雨预报”术语。 3、暴雨预警信号：分三级，分别以黄色、橙色、红色表示。 西北和青藏高原地区的省级气象主管机构，可根据实际情况制定暴雨预报、警报标准，报中国气象局预测减灾司审批。 四、高温预报等级用语 分高温预报、高温警报、高温预警信号三级。 1、高温预报：预计未来48小时责任区内将有高温天气发生。 2、高温警报：预计未来24小时责任区内将有高温天气发生。 高温标准由省级气象主管机构根据本省（区、市）实际情况确定，报中国气象局预测减灾司审批。 3、高温预警信号：分二级，分别以橙色、红色表示。 五、寒潮预报等级用语 分大风降温消息、寒潮预报、寒潮警报、强寒潮警报、寒潮预警信号五级。 1、大风降温消息：预计未来72小时责任区内最低气温下降8℃以上，最低气温≤4℃。陆上平均风力5-7级（海区平均风力7级以上）。 2、寒潮预报：预计未来48小时责任区内最低气温下降8℃以上，最低气温≤4℃。陆上平均风力5-7级（海区平均风力7级以上）。 3、寒潮警报：预计未来48小时责任区内最低气温下降10℃以上，最低气温为≤4℃。陆上平均风力5-7级（海区平均风力7级以上）。 4、强寒潮警报：预计未来48小时责任区内最低气温下降14℃以上，最低气温≤4℃。陆上平均风力5-7级（海区平均风力7级以上）。 5、寒潮预警信号：分三级，分别以蓝色、黄色、橙色表示。
1.模式初始化：观测资料和分析资料的误差导致风场和气压场的不平衡；初始 资料和数值模式之间的不平衡。因此，需要对模式初值进行处理，称为模式的初始化。 2.初始化方法：静力初始化；动力初始化；变分初始化； 3.静力初始化：又称静处理，指利用一些已知的风压场平衡关系，或运用运动 学方程等求得的诊断方程来处理初值，使得风场同气压场平衡或者近似平衡的方法。 4.动力初始化：又称动处理，这种方法是借助于原始方程模式本身所具有的动 力特性，经过一些合理的步骤，使得重力惯性波阻尼或者被滤去，而得到接近平衡的初值。 5.变分初始化：该方法通过变分原理，使初始资料在一定动力约束下调整，达 到各种初始场之间协调一致的方法。 6.资料同化：将常规资料和非常规资料（卫星、雷达等）有机融合在一起，以 得到一个更加符合实际大气状况的分析场。常用于为数值模式提供初始场或者用来更新预报值。 7.资料同化内容：三维资料同化：初始资料的同化； 四维资料的同化：初始资料的同化和预报过程的同化。 8.常用的水平侧边界：固定的边界条件； 法向速度为零的边界条件 海绵边界条件； 外推边界条件； 周期边界条件； 嵌套边界条件：单向嵌套：双向嵌套： 9.正压原始方程模式的物理模型： 大气为正压状态；大气为均质不可压流体；大气处于静力平衡；大气上边界为自由面；不考虑摩擦以及非绝热作用；、 10.正压原始方程有总涡度、总绝对涡度和总角动量守恒 11.正压原始方程模式由于保留了快速移动的重力惯性波，时间积分步长必须取 小，这会使得数值计算的工作量增加。 12.守恒空间差分格式：保持原微分方程积分性质的空间差分格式。 13.一次守恒格式： 14.二次守恒格式： 15.二次守恒格式也是一次守恒格式 16.欧拉后差格式特点： 可以阻尼高频振荡；显示格式，计算简单；稳定性较好；不存在计算解的干扰；条件稳定，时间步长需要取小，因而计算耗时多；精度低； 17.正压原始方程模式中为了抑制计算解对结果的影响，通常采用三步法起步的 时间积分方案。三步法起步的时间积分方案中利用了欧拉差分以及中央差。 18.在时间积分过程中，为阻尼高频振荡，抑制计算解的干扰，可以穿插进行时 间平滑。 19.为了滤除短波扰动，抑制非线性不稳定，可以穿插进行空间平滑。边界内第 一圈格点，进行九点平滑。内点进行五点平滑。 20.正压原始方程性能说明：模式中存在快波，为保证计算的稳定性，时间步长 必须取短，从而使得计算量过大；非线性不稳定问题突出；对资料的初始化
气象服务业务流程 在常规天气预报产品的基础上，根据不同部门、不同行业、不同用户对气象条件的特殊要求，通过服务系统，加工制作各类专业预报。同时，将常规天气预报、专业预报及指导预报，通过各种媒体，分类向政府部门、社会公众、专业用户发布。气象服务流程如下： 1、决策气象服务 （1）了解天气背景和常规天气预报，明确当前决策气象服务重点。 （2）1-2月春运服务期间，定期发布长期趋势预测和中期天气预报，出现大雾、大雪、冰冻、大风、寒潮、强对流天气时，及时发布补充短期预报，并提出合理化的防御工作建议。 （3）3-4月做好倒春寒、春季连阴雨、低温、春季强对流等天气的预报服务，抓住“冷尾暖头”的最佳适播期，及时发布春播期预报。 （4）5月份重点做好降水天气过程和强对流天气的预报服务。做好汛期气象服务的动员准备工作。定时向市防汛抗旱指挥部等领导部门发送长、中、短期天气预报，天气简报和天气气候分析材料。 （5）6月1日启动决策服务系统，6-7月间做好梅雨期预报和防汛抗灾决策服务是服务重点。定时向市防汛抗旱指挥部等领导部门发送长、中、短期天气预报，天气简报和天气气候分析材料。有重大天气过程时，发布重要天气预报和专题气象服务。 （6）7—8月份的高温酷热容易使人产生中暑，高温预测是服务的重点。 （7）9-10月鄂西北多雨易引发汉江秋汛。做好汉江秋汛服务是这段时间的服务重点。 （8）11-12月做好冬季冷空气、寒潮预报服务。 （9）收集气象服务效益和意见，总结分析服务情况。 2、公众气象服务 （1）每日通过天门广播电台、天门电视台、天门日报、天门兴农网等媒体发布气象公告、天气预报，为社会公众服务。 （2）每日06、11、16时将最新的天气预报和各类专项预报，通过“121”天气预报答询电话向公众发布；每日06时30分和16时30分通过气象短信编辑平台将天气预报发送到武汉专业气象台为手机用户服务。 （3）遇重大灾害性天气过程时，通过以上途径不定时向社会发布重要天气消息。 （4）答复公众的天气咨询。 3、专业气象服务 （1）了解各类用户对气象条件的要求。 （2）熟悉前72小时专业预报意见。 （3）分析常规天气资料和预报，在服务系统上制作各类专业预报；并分析用户特殊要求修改订正专业、专项预报。
数值天气预报 ——天气预报水平持续提高的最根本的科学途径 李泽椿陈德辉王建捷 1引言 数值预报以其能够反映大气物理规律的优势，已成为当今气象工作者进行天气分析和预报的基础。尤其是最近10多年来，气象科学以及地球科学的研究进展，高速度、高容量的巨型计算机及其网络系统的快速发展，有效地推动了数值预报的发展。在这一发展过程中，一方面，数值预报水平和可用性在大大提高，有参考意义的天气形势预报目前达到5—7.5天，我国全球预报模式的可用天数大约是6天，24—48小时预报的相关系数可达90％以上；另一方面，也使制作有意义的时间、空间上更精细的数值预报成为可能。然而，我们仍然要看到，观测误差、模式误差和大气系统的非线性特性，使得数值预报结果的不确定性和预报误差的存在是不可避免的。因此，如何应用数值预报产品，即能否科学、合理地从大量的数值预报结果中提取出有价值的信息，是在天气预报中能否真正以数值预报为基础和有效发挥预报员作用的关键问题，直接影响预报效果和精度。在回顾我国数值天气预报发展历程和展望未来的时候，我们更在思考数值预报应用问题，期望通过探讨适合我国预报业务特点和适应不断拓展的预报服务需求的科学预报途径，为我国数值预报的开发与业务应用向健康、协调方向发展和推进提供一些有益的思路。 5对我国数值预报开发与应用问题的若干看法 5.1数值预报应用中存在的问题 从80年代初期接收ECMWF数值形势预报产品开始、到90年代以后有了产品较为丰富的我国自己的全球和区域数值预报，数值预报产品的应用问题始终挑战着广大气象工作者、特别是在预报服务第一线的预报人员。我们可喜地看到，经过多年的不懈努力和实践，伴随着数值预报水平的提高，数值预报产品的应用也积累了不少经验并在各级台站的实际预报中取得了一定成效。但是也需认识到，当数值预报技术和业务深入发展的今天，面对新的和日益丰富的数值预报产品，数值预报的应用现状并不理想，存在的问题日见明显；在预报业务中，数值预报应用工作的进展缓慢和难以深入。这些问题解决不好不仅影响当前，而且影响长远，即可能造成提高预报准确率的后劲不足。 分析认为，当前数值预报应用中的问题主要表现在以下几个方面： （1）数值预报的使用方法陈旧、单一 虽然与80年代初期（当时仅能得到很少的数值预报产品，如500hPa高度、海平面气压）相比，目前国家级及省地气象台能得到的数值预报产品（如，从地面-10hPa各标准等压面的温度、高度、湿度、风，多种物理诊断量等）已是相当丰富，但是数值预报产品在预报流程中的使用方法与当初相比却没有太多改变，基本上还停留在把数值预报直接当作天气图来使用的阶段。诚然，天气图是制作天气预报最基本的图表，它包含了许多有用的实况信息、是天气学理论的直接表现，对天气预报的制作有着不可磨灭的历史作用和现实作用。但是，作为对3维大气的描述，天气图的方式有它的局限性：只给出了大气中几个代表层的情况和
大气数值模式及模拟 （数值天气预报） 习题
第一章大气数值模式概论 1．试述原始方程组、全球模式、区域模式和非静力模式之间的区别。 2．试述天气模式、气候模式的主要区别？ 3．区域气候模式、大气环流模式、中尺度模式、陆面模式、边界层模式各有什么特点？
第二章 大气运动方程组 1. 试证明球坐标系中单位矢量i 的个别变化率为 (sin cos )cos di u j k dt r ??? =-r r r 2.试说明局地直角坐标系（即z 坐标系）中的运动方程与球坐标系中的运动方程有何异同？ 3．用球坐标导出下面两个方程： (sin cos )cos d i u j k dt r ??? =-r r r tan d j u v i k dt r r ?=--r r r 4.由热力学方程v dT d C p Q dt dt α+=推导出如下方程： p dT C Q dt αω-= ()dp dt ω= 式中v dT C dt 为单位质量理想空气内能的变化率，v C 为空气的定容比热，d p dt α为可逆过程中单位质量非粘性气体在单位时间里膨胀所作的功。Q 为外界对单位质量空气的加热率。
第三章 数值计算方案 1. 什么是差分格式的收敛性和稳定性？二者之间有何关系？ 2. 试证明一阶偏微商u x ??的三点差商近似式： 3(,)(,)213(,)4(,)(2,)22u u x x t u x t x x u x t u x x t u x x t x ?+?-??=?????? -++?-+???-????? 的截断误差为 2()O x ?。 3. 用中央差分将涡度方程 ()()()l l u u u v l t x y x y ?Ω?Ω+?Ω+??++=-+????? 写成有限差形式。设(,)l l x y =，并取水平坐标步长为s δ，时间步长为t δ。 4. 分别对x 轴上的i+1和i+3格点，以d 和2d 为步长，写出一阶微商dF dx 的前差、后差和中央差的差分近似式，以及二阶微商22 d F dx 的二阶中央差分近似式。
高清天气预报制作系统需求说明 一、项目整体要求： 1.系统包含：天创W-7800高清天气预报制作系统，高清数字视音频外围设备， 高性能视频服务器，高清监视设备，系统集成等。 2.全新系统必须完全兼容高清预报虚拟演播室系统；新采购所有设备和原始设 备集成为一个系统，形成一个完善的整体，可以相互兼容，互为备份，保证天气预报节目的正常制作和播出。系统整体稳定可靠、扩展性强，易于升级换代，要求界面设计友好，易于操作和掌握。 3.供货方提供现场安装、调试、培训，对采购方技术人员进行全方位的技术使 用培训，使采购方技术人员达到能够独立正确使用设备的程度。 4.报价应为气象局交货含税价（人民币），包括货物、配件、附件运至指定交 货地点费用；安装费、调试费，使用培训费、售后服务费用、税金及其他所有相关费用的总和，采购方不再单独支付其他任何费用。 二、技术指标： 1.基于Windows操作系统的原生64位软件，系统架构采用CPU和GPU并行 工作，并充分利用64位计算技术、CPU多核多线程计算能力、基于GPU可编程语言的渲染算法等，可最大限度的发挥当前计算机硬件平台的计算能力。无论是2D字幕、3D字幕，甚至3D立体字幕，无论是标清、高清，甚至2K、4K分辨率都能应对自如，快速高效的进行广播级高质量图文字幕的实时制作渲染。 2.系统构建于稳定的Windows 7平台之上，并可实现高清HD\标清SD编辑， 同时兼容YUV分量、复合信号、S-Video、HDMI信号。既能满足现在电视台高清播出的需求，也能兼容气象局原来的传统设备，保证原来的视频备份等能毫不浪费的使用在新的设备上。 3.采用独立的数字高/标清天气预报虚拟演播室一体机系统，全中文高清实时非 线性编辑软件、专业天气预报制作系统软件，三维气象虚拟演播室软件；实时多格式(支持mpg2)信号输出及采集，实时混合编辑多种视频格式。 4.一套完整的真三维双机位多通道模拟三机位甚至更多机位的全高清数字的