应用领域介绍：

天气预报与雾霾预警是关系国计民生的大事。天气预报主要是使用收集大量的数据（气温、湿度、风向和风速、气压等），通过使用气象学方法来确定未来空气变化。天气预报就时效的长短通常分为三种：短期天气预报（2～3天）、中期天气预报（4～9天），长期天气预报（10～15天以上）。而高准确度、高精度、长期的天气预报和雾霾预警更加为各行各业和老百姓提供了参考依据。

近两年来京津冀地区重污染天气频发，以细微颗粒物为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出。为切实改善空气质量，国务院制定了《大气污染防治行动计划》，环境保护部出台了《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》和《环境空气细颗粒物污染综合防治技术政策》。面对日益严峻的大气污染形势以及可持续发展的战略需求，最急需的是建设空气质量预报预警平台。天气预报与雾霾预警中对大量数据的分析计算，离不开高性能计算平台的支撑。

解决方案与服务内容：

◆ 提供数值天气预报业务系统的平台支撑服务；

◆ 提供气象业务监控调度管理系统开发服务；

◆ 提供自动化实时空气质量预报预警测试平台和全国和区域尺度雾-霾数值预报服务。

典型案例

案例一：数值天气预报平台

天津市气象局数值预报业务系统成功迁移至中心“天河一号”超级计算平台，在国内率先实现在“天河一号”开放环境下气象业务稳定运行的标准要求。利用“天河一号”构建的数值预报业务平台，计算能力和运算速度都得到大幅提升，保障了天气、海洋和大气化学等模式稳定高效运行，从而提升了天津市气象部门精细化预报的服务水平。

循环更新天气预报系统（TJ-循环更新天气预报系统（TJ-RUC）采用热启动循环同化技术，可为天津、黄渤海海区及周边地区提供每天8次滚动更新的天气预报。其中早晚8点，预报未来84小时天气演变情况。其余时次预报未来24小时。

模拟区域为30°N—44°N、110°E—130°E，采用双重嵌套。外层水平分辨率为3km，完全覆盖黄渤海海区和海河流域；内层区域覆盖天津，水平分辨率为1km。可为天津地区提供高分辨率的格点化气象要素预报结果。

同时，天津超算中心为天津气象局开发了数值预报业务的全自动化业务监控管理调度系统，该系统以“天河1号”超级计算机为平台，将气象局数值预报业务标准化、自动化，基于图形界面，实现了对数值预报业务系统各模块运行状态全生命周期的实时监控、管理和故障报警，提高业务系统整体的稳定性和管理水平。

基于天河一号，天津市气象科学研究所最新研发了“睿图-海洋（RMAPS-Ocean）”区域海气耦合模式系统，由大气模式WRF、海洋模式ROMS和海浪模式WW3组成，通过基于MPI分布式并行环境的耦合器MCT，实现大气-海流-海浪的全物理耦合。

该系统同化采用云分析技术和三维变分同化技术，综合应用雷达、静止卫星、地面云观测等资料，建立云及其热动力初始场。该系统每天运行2次，预报员可获取海上覆盖黄渤海和图们江出海口区域，陆上覆盖天津和海河流域的未来84小时、3km分辨率的精细化大气、海洋和海浪耦合数值预报产品。

案例二：雾霾预警预报平台

国家超级计算天津中心联合中国气象局气象科学研究院、国家气象局卫星数据中心、清华大学、南开大学等单位，共同开展空气质量实时预警预报（雾霾）研究工作，在中国气象局新一代天气模式GRAPES的框架下，在线耦合大气化学模块CUACE/Chem，构建自动化实时雾霾预警预报测试平台，支持高分辨率雾-霾数值预报系统的建立，为我国和区域尺度雾-霾数值预报系统提供支撑。

目前已实现预报系统的自动化运行，目前可进行全国15km精度雾霾数值预报和若干地区3~9km精度雾霾数值预报，可实时对外提供未来72小时关于PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3、AQI等参数的预报。已选取若干城市作为试点对外提供气象服务。目前基于天河一号的雾霾数值预报系已对外提供气象预报服务，相关预报结果已对廊坊、保定、秦皇岛等城市采用。预报模式为APEC、冬奥会申办、杭州G20峰会等重大气象服务保障方面发挥了重要作用。在人才队伍建设方面，天津超算中心已逐渐形成气象数值预报模拟领域的技术支持团队，已逐渐积累在气象数值模式运行方面的业务管理方案和故障解决方法。

依托天河一号，为河北廊坊构建温湿度传感网智能知大数据平台，利用高精度温湿传感器在市域范围内建立传感网，全面反映城区温湿度实况并预测未来 24 小时温湿度变化趋势，对人口密集区、重点源敏感进行小尺度预警，为污染源控制提供科学依据。

依托天河一号，构建空气质量预警预报系统，实现区县级城市空气质量精细化预报。平台利用模型对空气质量进行预判，测未来120小时空气质量变化情况，为河北保定提供精准的空气质量预测服务。