国家重点研发计划重大自然灾害监测预警与防范专项“多模式集合气候预测方法和应用研究”（2017YFC1502300，2018.01-2022.06）

项目负责人：封国林 研究员；牵头单位：国家气候中心  

主要参加单位：兰州大学、中山大学、吉林大学、复旦大学、北京师范大学、扬州大学、上海市气候中心、武汉区域气候中心

数值模式已在气候预测研究业务中取得了一定的进展，但我国地处东亚季风区，南北跨度大，地形复杂，影响系统多变，再加上初值和模式本身的不确定性，导致我国次季节-季节尺度的气候预测水平普遍较低。然而，随着社会经济飞速发展，公众对次季节-季节尺度的气候预测，特别是有重大影响的气候事件的预测提出了更迫切的需求。因此，该时间尺度的预测研究是当前世界气象组织研究规划的一个优先发展领域，也是我国防灾减灾重大战略规划中的关键技术环节。大量研究结果表明在单模式进行气候预测无法满足气候服务需求的情况下，多模式集合预测不仅在理论上明显优于单模式预测，而且可以显著减小系统误差对预测结果的影响，从而成为数值模式预测的一个重要发展方向。如何最优提取多模式集合信息，实现多模式之间的优势互补，寻求最优的多模式集合预测方案是多模式集合研究的难点和技术关键。本项目将立足于次季节-季节尺度可预报性的科学前沿，针对我国独特的地理位置和气候特征，研发具有动力学意义的多模式集合最优信息提取和释用技术，提出中国的多模式集合预测新理论和方案，在此基础上，首次建立中国特色多模式集合（CMME）业务系统，填补国内空白，实现发布多时间层次的相关预测产品体系。

项目研究目标

多模式对气候要素和重大气候事件预报的性能评估和不确定性分析；基于动力理论的多模式集合气候预测方法，多模式集合预测理论；通过提取多模式预报的可预报分量，多模式集合最优信息提取和解释应用技术，针对重大气候事件的预测方法和技术；构建一套融合观测、再分析数据、多模式历史回报和实时预报的数据库，开发中国多模式集合（CMME）系统；开展基于 CMME 系统的确定性和概率预报产品研制和应用研究。

主要研究内容

1. 开展多模式集合预测高性能计算的研究。基于最新计算能力平台，针对多模式预测方法算法的特性和资源使用的特点，开展资源优化、并行调度算法研究；开展与资源优化和并行调度相适应的容错和高效数据分发技术的研究；开展基于最新计算能力（含自主研发）超算平台的多模式计算的移植研究，实现高性能的多模式集合预测平台。

2. 开展基于可信度理论的多模式集合预测的决策融合技术与方法的研究。在多模式集合预测过程中，引入对不同模式的可信度计算和权值动态调整；支持含可信度水平的多模式集合预测的决策融合，支持确定性预报与不确定性预报的有机结合。

3. 建设多模式集合气候预测 CMME  平台。构建多模式气候预测平台，集成并 支持项目内预测方法和产品集成。支持 5-6 个气候模式的集合预测；支持多模式集合计算模式和程序的移植、资源优化和并行调度；支持基于可信度理论的多模式集合预测的决策融合；支持多模式集合预测产品集成与扩展。

4. 研发多模式集合气候预测业务产品体系。形成次季节-季节多类型、多尺度的确定性和概率预报业务产品体系，提升客观、定量、精细的多模式集合预测业务能力，实第25页/共103页

非正式上报材料现基于多模式集合的快速、准确的预测产品，实现国家气候中心发布多模式集合预测产品的应用与推广。

课题设置

01课题 多模式对气候要素预报的性能评估和不确定性分析

02课题 基于过程扰动的多模式集合预测理论和方法研究

03课题 多模式可预报分量的集合预测理论和方法研究

04 课题 多模式集合预测的最优信息预测理论和方法研究

05课题 重大气候事件的多模式最优集合预测方案研究

06课题 多模式集合系统运控平台开发和气候灾害预测应用研究