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2008 年北京 奥运 会 气象 服务情况介绍

2008 年北京 奥运 会 气象 服务情况介绍. 王玉彬 ﹒ 北京市气象局 2008 年 11 月 27 日. 提 纲. 一、奥运会气象服务的主要任务是什么 ? 二、筹备工作取得了哪些主要成就 ? 三、 气象服务如何保障 2008 年北京奥运会 ?. 一、奥运会气象服务的主要任务是什么 ?. 奥运会气象服务需求. 从用户角度：面向四大方面提供气象服务. 需求调查 奥组委：例会、联络员 市政府：城市运行平台 公 众：社会调查. 奥运会气象服务需求（续）. 场馆 逐时 多要素 观测 / 逐 3h 预报至 72h / 强对流天气 预警

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2008 年北京 奥运 会 气象 服务情况介绍

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  1. 2008年北京奥运会气象服务情况介绍 王玉彬﹒北京市气象局 2008年11月27日

  2. 提 纲 一、奥运会气象服务的主要任务是什么? 二、筹备工作取得了哪些主要成就? 三、气象服务如何保障2008年北京奥运会?

  3. 一、奥运会气象服务的主要任务是什么?

  4. 奥运会气象服务需求 从用户角度：面向四大方面提供气象服务 • 需求调查 • 奥组委：例会、联络员 • 市政府：城市运行平台 • 公 众：社会调查

  5. 奥运会气象服务需求（续） • 场馆逐时多要素观测/逐3h预报至72h /强对流天气预警 • 赛艇/皮划艇赛场水温观测、水面不同高度风预报，赛道侧风的观测/预报 • 沙滩排球赛场沙温观测 • 马拉松赛事沿途气象条件观测/预报 • 地面光照（辐射）强度观测/预报 • 城市重点部位、主要路段观测预报 • 中英法三种语言

  6. 奥运会气象服务需求（续） • 开幕式气象风险应急处置气象服务需求 • 气象部门确定（风险分级）: • 分析应急需求 • 根据气象条件可能对活动产生的影响进行风险分析 • 由高到低将气象风险等级划分为不同级别，例如： • 一般风险，较大风险，重大风险, 严重风险 • 活动组织部门:制定应急决策流程,应急决策保障 • 详细了解用户需求，配合奥组委编制气象风险应急预案 • 提出服务信息最晚到达时间等，以便有效决策

  7. 天气风险大 极端天气被列为奥运期间高公共安全风险 • 以北京为例,地形复杂，降水局地特征明显，监测预报难度大 • 市应急委确认： • 奥运期间存在6种主要气象灾害风险 • 其中暴雨和高温风险等级最高

  8. 需求超出现行业务能力，预报服务难度大 • 庞大复杂的大城市运行体系。抵御气象灾害具有脆弱性，服务要求高 • 精细预报服务能力与需求之间存在较大矛盾 • 对气象服务“软肋”有“刚性”要求 • 必须研究解决“新问题”、建设新系统、建立新流程

  9. 奥运会气象服务任务 • 服务责任 （BOCOG与中国气象局联合发布的《 2008年北京奥运会、残奥会天气运行计划》） • 中国气象局北京奥运气象服务中心作为授权单位, 向2008年北京奥运会测试赛和奥运会、残奥会发布气象监测、预报、警报信息,并根据天气变化情况及时订正或补充 • 服务任务 • 面向2008年北京奥运会： 体育赛事/大型活动/城市运行/公众

  10. 奥运会气象服务任务（续） • 需要精细化的预报方法、系统、业务平台和流程 • 需要预报系统方法可靠、业务队伍技术过硬 • 需要有效的天气监视方法、短临预报技术、预警制作平台和预警流程运行机制 • 需要便捷的信息分发系统、反应迅速的服务人员和跟踪服务机制 • 预报服务产品精细化程度要高（场馆、场所要素、时间、落区） • 预报预警要准（明确影响时间、范围、强度及其变化） • 预报预警信息发布要早（用户来得及应急处置，半小时差异带来的防御效果的差别可能会很大） • 预报预警信息传递和更新要快（如赛事很需要短时临近信息，赛事进程具有阶段性短持续特点） 技术 需求

  11. 奥运会气象服务目标 • 大型活动气象服务要准确及时 • 高影响天气的应急保障能力要强 • 奥运大家庭都能感受到气象服务及时有效 • 公众满意率在当时基础上明显提高(>90%) • 世界先进水平的气象服务系统 • 高素质的奥运气象服务团队

  12. 二、筹备工作取得了哪些主要成就? （2001.7– 2008.7）

  13. 1.反映迅速、功能多样的城市气象监测网系统，明显改进中小尺度天气监测能力1.反映迅速、功能多样的城市气象监测网系统，明显改进中小尺度天气监测能力

  14. 中尺度天气探测网布局 奥运需求(场馆) 不同天气气候特征 • 形成间距城区平均5km、郊区10-15km较高密度地面自动观测网； • 18套道面能见度自动观测系统； • 4部 风廓线形成风垂直探测网； • 28个 地基GPS形成水汽观测网； • 北京及周边4部雷达同步观测，提供每6分钟更新的基数据立体拼图； • 气象指挥服务车、X波段移动雷达车、边界层观测移动车、环境观测车（4两）组成移动综合观测系统；

  15. 大型活动应急移动气象探测系统 现场气象服务与指挥 移动雷达 边界层观测 环境观测 快速、机动、灵活的应对各类重大突发事件

  16. Water temperature observation 1 Standard AWS was installed in the park 12 anemometers were installed along the more than 2,000-meter long race course • Observation in National Stadium 场馆气象观测 北京奥运场馆(31+9)

  17. 探测数据快速收集处理

  18. GPS时间服务器 RPG RDA-1 时间同步信号 RPG RDA-2 雷达基数据 与状态信息 RPG RDA-3 中心站计算机 RPG RDA-4 组网雷达时间同步与雷达基数据实时传输 • 解决多部雷达基数据实时数据传输问题 • GPS授时,确保多部雷达时间同步 • 雷达扫描分片传输技术

  19. 本地探测数据显示业务平台 风廓线 GPS水汽 微波辐射计 道面监测

  20. 探测数据实时收集、传输、质量控制和分发的关键技术探测数据实时收集、传输、质量控制和分发的关键技术 • 本地探测数据整合 • 基于消息驱动方式实现探测数据的实时收集、处理、分发与显示 • 6分钟天气雷达同步体扫和径向数据实时传输 • 5分钟稠密地面自动气象站资料综合质量控制 • 30分钟地基GPS水汽资料的实时解算与应用

  21. 2.精细化预报和短时临近预报业务系统建设，明显改进天气预警业务水平2.精细化预报和短时临近预报业务系统建设，明显改进天气预警业务水平 • 临近天气预报业务系统（BJ-ANC） • 3km分辨率3h快速循环同化（WRF-RUC） • 奥运场馆精细预报交互平台（OFIS） • 短时临近预报预警交互平台（VIPS） • 奥运气象服务信息发布平台（OMIS）

  22. 新业务：滚动更新场馆0-72h逐3h要素预报 奥运精细化预报业务系统 Hi－MAPS BJ-ANC RUC VIPS OFIS OMIS 不同类型的预报都有相应的客观技术及制作平台作支撑， 形成“无缝隙”预报服务产品

  23. 以客观预报技术为支撑、平台操作方便的无缝隙、多要素、精细化的气象预报、预警业务以客观预报技术为支撑、平台操作方便的无缝隙、多要素、精细化的气象预报、预警业务 短时临近预报预警交互平台 雷达基数据、5min自动站、地基GPS、卫星标称图等数据 常规观测数据 支撑技术与业务系统 探测数据预处理业务系统 高分辨率中尺度探测数据预处理系统 (Hi-MAPS) 0~2h 2~6h 6~24h 支撑技术与业务系统 • 1km分辨率6min更新临近预报技术 • (BJANC) • 中尺度集合预报技术(MEPOS) • 3km分辨率3h快速循环同化预报系统（RUC） • 3km分辨率3h快速循环同化预报系统（RUC） （VIPS） 原有业务系统 说明 新建立业务系统或工作平台

  24. Hi-MAPS系统 • 实现高时空分辨率探测数据快速处理，满足短时与临近天气预报业务需求。 • 省际AWS数据5分钟更新、3分数传 • 雷达（同步、径向扫描策略）基数据实时处理 • …… Hi-MAPS业务系统运行流程

  25. 资料输入和格式转换 雷达（4）、卫星（2）、自动站（106）、探空（5）、数值预报（MM5 & WRF-RUC） B08FDP服务器（172.18.9.200） 资料质量控制 雷达资料亮带移除和杂波抑制 定量降水估计（QPE） + 强度回波三维拼图 局地Z-R关系 垂直累积液水含量（VIL） 对流风暴分析和临近预报算法 风暴可降雹概率（POH） 回波预报（发展和移向） 算法集成 风暴发展趋势预报 产品 + 定量降水临近预报（QPN） 局地Z-R关系 风暴强度预报 定性检验 定量检验 BJ-ANC系统 改进雷达定量降水评估和预报技术，提供0－2小时临近预报指导产品

  26. 2008年夏季BJ-ANC系统实时产品列表

  27. 临近天气预报业务系统（BJ-ANC）本地化的关键技术临近天气预报业务系统（BJ-ANC）本地化的关键技术 • 雷达静止地物杂波（NP）超折射地物杂波（AP）识别和移除 • 基于多部雷达反射率因子三维拼图和回波预报产品 • 强天气预警指标本地化和临近预报算法的改进

  28. 起报时次和预报时效(UTC) 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 06:00 09:00 冷启动48小时预报 暖启动24小时预报 冷启动48小时预报 3DVAR分析时间(UTC) 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 09:00 06:00 • GTS全球观测资料(地面常规/加密观测、高空常规/加密观测、飞机报、船舶/浮标报) • 北京地区局地观测资料(自动站观测和GPS可降水量观测) 快速更新循环同化和预报系统BJ-RUC BJ-RUC系统 可实时同化常规探测和局地地基GPS、自动站等大量本地探测资料。 为制作发布3小时滚动、逐时订正的北京地区未来2-24小时常规气象要素以及暴雨、冰雹、大风、“桑拿天”、高温等高影响天气预报警报提供了技术支撑。

  29. 2008年夏季BJ-RUC预报产品 • 地面要素综合图类 • 2米温度+10米风 • 2米露点+海平面气压 • 逐3小时地面气压变化倾向 • 1-hr, 3-hr and 12-hr 地面累计降水 • 高空要素综合图类 • 500hPa、850hPa温度+风场 • 700hPa相对湿度+垂直速度 • 500hPa位势高度+相对涡度 • 200hPa、500hPa风矢量场 • 逐3小时500hPa位势高度变化倾向 • 逐3小时54511站模式预报探空 • 对流参数类产品 • 最大对流有效位能 • 最大对流有效位能逐3小时变化倾向 • 0-3km风暴相对螺旋度 • 0-6km风切变 • 对流抑制能量 • 部分对流参数组合图 • 最大对流有效位能逐3小时变化倾向 • 50cm/s以上的700hPa垂直速度 • 0-3km风暴相对螺旋度(350m2s-2以上) • 对流综合产品 • 短时暴雨潜势预报产品 • 冰雹潜势预报产品

  30. 中尺度数值预报业务BJ-RUC中的快速同化的关键技术中尺度数值预报业务BJ-RUC中的快速同化的关键技术 • 区域地基GPS和自动气象站资料预处理和同化技术 • 高分辨率的模式背景场误差信息库 • 北京地区强降水及冰雹等强天气潜势预报产品开发 • 奥运场馆和站点释用预报技术方法

  31. 二.精细预报业务 预报 VIPS平台 VIPS系统框架结构图

  32. 灾害性天气短时临近预报 业务操作平台 BJ-ANC系统操作和显示平台（中英文） 主要产品在市局气象信息网可以实时查看 • BJ-ANC系统对2008年夏季（5月26日~9月16日期间）京津冀地区发生的近70个强天气事件进行了有效分析和实时预报 • BJ-ANC系统空间分辨率为1km；6分钟快速更新 BJ-ANC系统预报范围（500km×500km范围）

  33. OFIS平台 满足在有限时间内完成大批量奥运气象预报产品制作的需求。

  34. OFIS系统资料显示分析界面 奥运场馆预报岗位工作平台与界面

  35. 世界气象组织 WMO 世界天气研究计划 WWRP FDP/RDP 天气预报示范计划/ 天气预报研究计划 奥运会国际天气预报示范项目(B08FDP ) • 由WMO/WWRP与中国气象局负责组织： • 将世界最先进的临近预报技术移植到北京，提供奥运会期间气象服务 • 对各预报技术进行检验 • 并对产生的社会经济影响进行评估

  36. B08FDP参加系统 • 8 Nowcasting systems: • BJ-ANC (BMB-NCAR) • CARDS (MSC) • GRAPES-SWIFT (CAMS/CMA) • NIWOT (NCAR) • STEP , TIFS (BMRC/BOM) • SWIRLS (HKO) • MAPLE (McGill-WDT) • Real Time Forecast Verification system

  37. B08FDP本地数据环境(流程)

  38. 3、奥运气象服务信息发布平台实现与奥运大家庭信息系统有效对接3、奥运气象服务信息发布平台实现与奥运大家庭信息系统有效对接 统一格式 统一服务产品库 统一发布时间表 ………

  39. 北京及各协办城市预报产品 面向用户的服务产品 包装、加工 （全自动） 无交互：（1）用户需求静态、打印格式固定文件——PDF或JPG文件——无交互； （2）预报产品要在规定时间前发出，此前应在预报平台修改——OMIS无交互。 对全部奥运气象服务产品进行包装加工

  40. 数据收集组织 信息服务系统 上传报文格式检验 部分产品制作 气象产品显示平台 协办城市及国家级中心 奥组委 TXT 传输 组装 分发 监控 实现与奥运大家庭信息系统有效对接

  41. 4. 有限区人工消减雨试验

  42. contrast Test July 12 2006, test for rainfall reduction 54 min cumulated precipitation （blue：contrast，red：test)

  43. 5.增强气象信息与技术保障能力——高性能计算机与网络系统升级 高性能计算 高性能网络 共享数据存储

  44. 中尺度数值预报业务系统运行速度明显提高 • IBM Cluster 1600 (2007.9) • IBM Cluster 1600 system • 9.8Tflops • IBM System P575 nodes:80 • 16 processors/node • (1.9GHz IBM POWER5+) • CPU Total:1280 (80X16) • Disk Array:30TB • 中尺度数值预报业务系统运行速度： • 原:48小时预报45分 • 现:72小时预报25分

  45. 2兆 MOC 千兆 3C 2兆 6-8兆 双备份通信网络，保数据可靠快速传输 奥运气象信息系统覆盖(北京周边+协办城市)+奥运大家庭

  46. 安全可靠的BMB气象信息业务系统

  47. 预报业务模式双备份系统 BMB数值预报业务在CMA备份流程

  48. 6.精细预报产品示例

  49. 区域雷达拼图

  50. 风暴演变趋势30分钟预报 （2053 UTC 17 July 2007） 现在回波实况 发展 growth Merged ref (>=35dBZ) at 2053 UTC steady decay initiation Merged ref (>=35dBZ) at 2123 UTC 30分钟后回波实况

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