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预期目标

项目目标分为总体目标和五年内总体目标。

从中尺度强对流研究的难点问题开展攻坚研究,系统认识γ 中尺度强对流触发及组织化演变过程的规律及突发性、高影响性、灾害性强对流天气的致灾机理,为我国防灾减灾方略提供科学支撑,并在突发性强对流天气预报的国际前沿领域做出贡献。项目的总体目标可归纳为“二套数据集、二个预报系统、一系列物理概念模型、一个中青年研究团队”。具体的内容如下:

(1)提出具有示范意义的突发性强对流天气优化观测网络设计和雷达扫描策略,为未来我国业务中尺度观测网的发展完善提供理论支撑;发展可靠的多源资料质量控制方法,形成一套可共享的高质量突发性强对流天气个例观测数据集,精度达到各观测平台的设计精度。

(2)建立适合于突发性强对流天气分析预报的雷达和其他多源资料快速更新的四维混合同化方法和系统,充分发挥我国现有天气雷达等观测网的效益,为未来双偏振雷达布网和资料业务同化应用提供技术支撑。

(3)利用建立的多源资料混合同化系统,强调业务雷达资料的有效同化应用,通过一小时或更短的快速更新循环,以显著提高强对流天气的临近短时预报水平。

(4)利用所建的同化系统和野外加密观测资料,并结合业务网观测资料,构建突发性强对流天气典型个例的四维精细化结构再分析资料集(水平分辨率1‐2km,时间间隔≤1 h);利用再分析资料作为初始场进行模拟和预报,因特殊资料的同化提高模拟和预报精度5%以上。

(5)建立反映国际研究前沿和体现区域特色的突发性强对流天气触发、演变机理的系列物理概念模型;认识我国东亚季风影响下高湿度、弱斜压性背景环境条件下突发性强对流天气的微物理过程特征,设计适用于我国强对流天气并能够预报冰水物质的质量和滴谱分布参数的多参数微物理参数化方案。

(6)建立具有国际先进水平的对流可分辨0‐24h 无缝隙强对流天气临近短时预报系统(针对确定性预报),优化的对流可分辨多模式集合预报系统(针对概率预报),突破相应技术方面的难点,预报精度比现有业务强对流天气预报精度提高10%以上,并在国家级等业务气象部门得到实际应用,在防灾减灾的气象保障中发挥重要作用。

(7)造就一支中尺度灾害性天气动力学领域具有国际影响的中青年研究队伍,培养20 名以上硕士、博士研究生的后备研究力量,逐步确立我国在该研究领域的国际优势地位。

(8)发表高水平研究论文100‐150 篇,其中SCI 论文50‐80 篇;获得软件著作权2‐3 项,软件专利1‐2 项;体现项目成果集成的专著一部。

项目的五年预期目标有:

(1)在我国江淮流域关键区开展多尺度协同野外加密观测试验,提出适用于我国突发性强对流天气的最优观测设计和雷达扫描策略,建立可靠的观测资料质量控制方法,获得我国强对流天气的高分辨率、高质量、第一手观测数据集,为项目的机理、同化和预报研究提供资料保障, 并为今后的进一步研究提供宝贵的数据基础。

(2)发展先进的对流尺度多源非常规资料,特别是多参数雷达资料的同化理论和方法,建立能充分有效利用我国特殊业务和试验观测资料集的资料同化系统,有效应用于对流尺度同化、模拟和预报技术研究,并利用同化系统建立高时空分辨率4维再分析资料集。

(3)充分认识我国独特的突发性强对流天气的3维结构、演变规律,及其触发和发展过程和机理; 提出具有国际研究前沿水平并体现区域特色的强对流天气系列物理概念模型;认识我国典型突发性强对流天气的可预报性;为改进数值预报模式、物理过程参数化及为同化和集合预报系统的最优设计提供理论指导。

(4)改进云物理和行星边界层等物理参数化方案,基于GRAPES_Meso,研究和建立我国自主研发的对流可分辨GRAPES_CR 数值预报系统; 改进SWAN 临近预报系统并建立强对流天气无缝隙临近短时预报系统;建立优化的对流可分辨多模式超级集合预报系统;实现部分预报技术和系统在业务中的应用,有效提高我国强对流天气的精细化预报水平。