Chapter 2 第2章 风光新能源发电预测基础

2.1 数值天气预报技术

2.1.1 概述

所谓数值天气预报（Numerical Weather Prediction，NWP），就是在给定初始条件和边界条件的情况下，利用高性能计算机数值求解大气运动基本方程组，由已知的初始时刻大气状态预报未来时刻的大气状态。数值天气预报有两种模式，一种是全球尺度数值气象模式，另一种是中尺度（区域）数值气象模式。

数值天气预报与经典的天气学预报方法不同，其根据大气实际情况，在一定初值和边界条件下，通过数值计算预报未来天气，是一种定量的、客观的预报。首先，数值天气预报需要一个初始时刻的状态作为初始场，初始场一般由常规观测资料以及其他非常规观测资料（雷达观测，船舶观测，卫星观测等）同化而成；其次，数值天气预报要求建立一个能较好反映预报时段（短期的、中期的）的数值预报模式和误差较小、计算稳定、运算较快的计算方法，在此基础上，数值天气预报基于五个基本方程（运动方程、连续方程、状态方程、热力学方程、水汽方程），并根据预报的时空尺度和预报对象对方程组进行简化，使用不同的差分方式进行数值计算；再次，数值天气预报需要基于数值模式的动力框架将物理过程进行参数化以描述不同尺度的天气过程，参数化过程的优化和改进对提升预报准确率起着关键的作用。数值天气预报的基本方程组如下所示：