小编： 1950年数值天气预报（NWP）试验成功后，随着其在世界各主要预报中心进入业务化，预报模式接替预报员进行天气预报的“换代”趋势逐步显现
1950年数值天气预报（NWP）试验成功后，随着其在世界各主要预报中心进入业务化，预报模式接替预报员进行天气预报的“换代”趋势逐步显现。尤其是从上世纪60年代开始，伴随计算机速度的指数增加，NWP有效预报时效开始以每10年增加1天的速度持续提高，在这个过程中，NWP超过了预报员预报的水准，并在20世纪末逐渐成为各时段气象预报的主要依据。
而走过了21世纪的第一个10年之后，在NWP几乎全面（特别是3小时及以上时段）超过了预报员预报能力的背景下，其预报能力的提升表现出了放缓的趋势。究其原因，一方面，NWP有效预报的时效（目前已经达到7-10天）已经接近了经典动力气象学中天气可预报性之极限；另一方面，原始方程模式在千米尺度上的参数化尚没有理论上的突破，并且模式耦合技术很难触及到更真实的大气层多种物理、化学和生物等过程细节。
如何打破制约NWP预报能力提升的这些瓶颈？在对这些问题进行探索的过程中，世界范围内气象预报能力的提高出现了一些新动态，可以概括为以下十大趋势。
趋势一：预报员数据同化（DA）理念被提出，或将成为预报员与预报模式长期共处的新机制
预报员怎样与NWP预报指南产品相互融合，并将各自价值发挥到极致，从而使两者“合力”做出的预报预警信息有“1+1＞2”的效果，是学术界及各预报中心的最新关注焦点。
在2015年召开的国际数值天气预报会议上，预报员DA的理念被低调抛出。预报员DA借助了DA理念，将预报员的预报经验，对一些天气过程中，常用NWP模式容易出现的“偏激”错误进行把握。短期内，这是集合预报方法等很难实现的NWP产品“纠偏”手段。当然，如果把预报结论在更广泛意义上理解为各种预报和天气形势推论等的“集合”结果的话，那么，预报员DA结果应该并非仅仅是普通“成员”结果之一，其引领和关键作用，需要经过更多的探讨、定性和量化评估后，进行精确阐述。
趋势二：欧洲中心（EC）下一代预报模式加入更多要素，同时探讨用随机动力学方法解析非线性过程的突破
EC立足于“吃”卫星，让更多卫星遥感解析出的要素（气溶胶、海冰和温室/活性气体）进入模式，从而让模式的模拟更加接近真实的大气环境。而分辨率提高（1千米到2千米）、全耦合的深入和非流体静力架构让模式趋于完美。与此同时，欧洲也没有放弃随机动力理论等在模式动力机制根本改进上的尝试，如果期待2020年前后，模式性能有本质上的提升，由原EC概率预报主管帕尔默主持，主要在牛津数学研究所开展的“随机动力”模式研制是可以使之实现的渠道之一。而全球对流解析模式（或风暴尺度模式）的研制已经成为模式开发的主流。
趋势三：EC将全球模式性能的继续大幅度提高，寄希望于COSMIC-2和中国卫星数据
在美国，基于掩星技术的大气探测COSMIC二期项目（COSMIC-2）经过一番争议后，确定了2016财年美国国家海洋与大气管理局（NOAA）支持COSMIC-2预算。COSMIC-2瞄准提升6-8天预报。COSMIC-2提供的海洋、南北极资料非常珍贵，EC也对这些数据资料十分看好，显然基于COSMIC-1数据对其NWP模式能力的提升（模式能力的探测归因分析，一度将其列为前3因素），以及COSMIC-2能力相对于COSMIC-1有大幅度提升。
中国“风云”卫星，尤其是即将发射的“风云-4”卫星，其星载传感器全面接近国际领先水平，带来的是欧亚大陆东部遥感数据的全面提升，同样令人期待。
趋势四：美国下一代全球降水系统（NGGPS）模式定位为全球最先进预报系统
美国目前最明确的下一代模式开发计划，是要在2018年完成的下一代全球降水系统（NGGPS）模式的研发，定位为“全球3千米到10千米、嵌入模式0.5千米到2千米”，有效期30天的全球最先进预报系统。NGGPS是在考核目前已有模式的基础上，采取“优中选优”的战略，即从候选的6个模式中，包括欧洲中期天气预报中心（ECMWF）和加拿大的模式，选出最优者继续开发。
目前，候选模式的基本测试已经完成，排在前列的模式也基本确定，下一步的筛选工作交由美国国家气象局（NWS）负责，通过实时预报、基准和性能测试，以及更多理想化测试确定胜出者。如果说前期测试侧重模式的科学性和可持续发展性，NWS主持的最终测试，将重点考验预报能力。
如果NGGPS模式研发成功，很可能为美国其他模式，尤其是飓风和中尺度预报模式提供范本，从而加速其模式的全面更新换代。
趋势五：为提升业务预报能力，NWS首次成为“资助机构”，招标降水预报模式开发平台
在NWP模式长期落后于EC，以及飓风等激烈天气带来的损失逐年增加的双重压力下，NWS针对NGGPS的开发，无奈进行了项目招标。这是其第一次从气象业务机构变身为资助机构。这虽然是NWS压力下无奈的选择，但美国先期很好地解决了资料共享，加上正在大力推广业务平台标准，该计划可望3-5年内收获成效，同时使业务编码、标准进一步开放，学界更多加入业务开发。
趋势六：学者建议各主要国家开发中的地球系统模式实现对接，为无缝隙预报打下基础
曾经在欧洲中期天气预报中心主持概率预报的世界著名科学家、英国学者帕尔默，提出天气和气候模式的“随机动力”核心，以及“云解析”模式等理念。当NWP的空间分辨率，从100千米精细化到10千米甚至是1千米时，模式的动力核心和参数化之间的界限也走向模糊，这必然会推动下一代天气和气候模式最终走向统一。鉴于模式，尤其是非线性模式的开发对资源需求巨大，学者建议在欧洲、北美以及亚洲气候研究领先的国家（中国、印度、日本和韩国），建立共同支持机构，开展以大洲为代表的高分辨率气候模式研究，在根本性的科学问题上寻求突破。
趋势七：基于“大数据”理念，美国、欧洲、日本等预报有效性、可定制性稳步增强
美国、欧洲、日本等国家和地区的气象中心和企业，基于“大数据”理念，采取混合模式（包括各国、研究机构模式引入以及多模式的集合方法）与气候数据库（历史天气记录）的手段（采用各种跨学科的混合技术），推进预报有效性、可定制性和准确性的效果初显。
这一思路的出现，一方面，让数值模拟预报在经过验证后具有了历史预报实况的参考意义；另一方面，因为该记录源于高分辨率模式，模式输出的全球3D每个时次数亿个点数据，易于给出各种定制预报（例如飞机航线、火山口上方等预报）。
日、美等国相继推出从30秒到1小时更新的高分辨率快速同化系统，有望大幅度提升短生命期、强对流系统的短临预报水平。
美国气象业务2014年开始实现了高分辨快速更新同化（HRRR），每1小时进行数据更新。日本在“葵花”卫星升空后，因为具有针对日本本土以及预报敏感区域快速扫描（30秒到2分钟）的能力，因此将其快速更新同化的时间间隔缩短到30秒。下一代卫星扫描战略以及目前已经广泛实施的雷达快速扫描，有望将龙卷等强对流预警时间增加10分钟左右，实现突破式进步。
为适应数据量的增加和模式模拟业务计算量的增加，世界各主要预报中心不约而同地加快了计算能力的提升。
趋势九：NWP强国降低对外施援“门槛”，使目标国和模式本身共同受益，进而提高全球模式水平
世界上各主要气象预报中心，在开展自身创新的同时，也通过技术输出扩大其系统和产品开发能力的影响和价值。尤其是，一些区域模式和预测服务系统，在移植和在受援国落地过程中，面临了一些新的科学挑战，例如，需要针对当地不同气候类型、地形环境和与激烈天气类型相关的不同灾害类型等进行调整，也是改进和调整模式能力和服务系统功能的绝好机会，这样的输出往往能达到“双赢”的目的。
趋势十：气象预报的“全程呵护”理念获共识，谷歌公司等践行气象服务全球一体化的理念
2015年，由美国国家强风暴实验室（NSSL）专家最早提出的天气预报“全程呵护”理念，目前在美国气象界已经达成了共识，这在美国气象界可谓相当不易。气象预报在提升防灾减灾效果方面，需要依靠技术创新并综合社会科学、行为科学以及经济学的理念，而这些部分对气象的介入，在美国已经有了很好的基础。
在气象创新和服务领域，美国和欧洲的私人天气企业以及谷歌公司等，在全球一体化理念的实践过程中发挥了引领作用；而法国气象局与5家企业联合成立的法国气象集团，则意在发挥国家气象机构与企业各自的优势，提高气象服务与网络新媒体快速融合的速度。
期待1：下一代雷达的研发跟上下一代卫星更新换代的脚步，尤其是依托手机基站的下一代雷达设计思想，如能实现，将彻底改变雷达数据受地球曲率、地形等影响的局面，可望实现大气对流系统全程无变形监视，获取可进入模式的更精准、及时和全面的数据。
期待2：对流模式或风暴尺度模式逐步成熟，通过融入随机动力核心等科技创新，让预报模式从根本上摆脱可预报性的束缚，实现模式的短期、延伸期和短期气候无缝隙预报预测的能力。
期待3：全球所有的大气及相关的探测数据、数据处理系统和预报模式编码，以及预报产品（包括来自政府、研究机构和私企等相关组织的产品）等实现全球完全共享，这将为智能气象观测时代的来临，以及同步带来预报能力的提升做好准备。
期待4：预报时效延长，人类对自然环境越来越重要的影响需要考虑在内。借助自然科学、人文科学和社会科学（包括经济学、国际政策学等）的研究，未来人类活动及其影响的程度和范围将“可框定和预测”，将会给气候变化和地球环境预测等带来益处。
（主要参考资料：中国气象局国际司国际合作交流材料，NOAA2015卫星大会，美国气象学会2015年年会、夏季交流会等专业会议材料、《气象科技进展》杂志和中国气象局图书馆等编辑的《科技信息快递》，各主要国家气象机构、组织和企业的官网资料等）
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