重大升级 | NCEP Global Forecast Systems (GFS)升级为 v16

气象学家

发布于 2021-03-29 15:08:00

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看完散会，赶紧去改配置！

GFS 16.0版本是基于立方球有限体积（FV3）动力核心的GFS的首次重大升级，该版本于2019年6月取代了谱动力核心。在此次升级中，NCEP将模型垂直层数从64层增加到127层，并将模型顶部从平流层上部（约55公里高度）扩展到中间层（约80公里高度）。模式的物理动力的升级包括：

采用新的方案对模型未明确解析的静止和非静止重力波进行参数化
使用新的基于湿润涡流-扩散性质量流垂直湍流混合方案的尺度感知湍流动能，以更好地表示行星边界层过程
更新RRTMG辐射包，以改进水云对太阳辐射的吸收和云重叠算法

此外，NCEP正在对数据同化系统的以下部分进行重大修改：

在全球陆地数据同化系统中利用观测到的降水旋转一个离线陆地模型，以提供改进的陆地初始条件
用提供模型空间定位和线性化观测操作的局部集合卡尔曼滤波器(LETKF)取代集合方根滤波器
采用四维增量分析更新(4DIAU)技术
采用随机动能反向散射(SKEB)扰动技术，用于规定背景误差协方差的集合预报部分
更新变异质量控制--将希尔伯特曲线应用于飞机数据
纠正海面上的交叉跟踪红外探测仪(CrIS)和海面和陆地上的红外大气探测干涉仪(IASI)的通道间相关观测误差
同化新的卫星观测。

NCEP首次将基于波浪模型Multi_1(wave_multi_1.v3.3)的独立运行的全球确定性WAVEWATCH III合并到GFS系统中。v3.3）合并到GFS系统中。大气模型利用NOAA环境建模系统(NEMS)向波浪模型提供强迫力的单向耦合方案，对WAVEWATCH III模型进行了更新并与GFS耦合。

NCEP还对预报系统的其他组成部分进行了重大改变，包括系统基础设施、后处理和产品生成。EMC进行了一组回顾性和实时性实验，覆盖了2018年飓风季的部分时间和2019年5月10日至今的时间，对模型升级进行了全面评估。

GFSv16在以下几个方面显示出预报技能的提升：

改进了500-hPa高度异常相关分数和中程的同步模式，包括更好地定位相关锋面边界
缓解了GFS中出现的低层冷偏差。v15在冷季期间
增加对热带气旋威胁的识别，具有更高的成功率和更长的准备时间
改进QPF公平威胁评分（ETS）和中程的偏差
改进降雪位置和数量，具有更长的准备时间
改进捕捉浅层冷气团温度剖面的能力

改进对平流层温度、环流、臭氧和水汽的预报波浪模式科学和产品的改进包括：

将波浪模型的多网格设计从9个网格镶嵌简化为3个网格镶嵌，其中包括10弧分的全球核心、南大洋15弧分的网格和北极9公里的极地立体网格。
将波浪预报范围从180小时扩展到384小时。
优化波浪物理参数（大气-波浪相互作用物理参数、数值扩散修正（Garden Sprinkler Effect- GSE）和耗散汇项），提高波浪高度模型的技能，以及RTOFS模型中的表层洋流，并正在将这些参数作为波浪模型的强迫因素。

除了已经在运行中产生的参数外，GFS Wave grib2文件将包含逆平均波频率、风浪和海浪组合的平均周期和方向、第三个海浪分区以及模型使用的洋流和冰盖。

来源：https://nomads.ncep.noaa.gov/txt_descriptions/GFS_doc.shtml

后附原文：