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面向预报员的精细化数值预报产品应用 培训需求研究

2020-06-03钟琦薛童朱禾叶梦姝

关键词:预报员数值精细化

钟琦 薛童 朱禾 叶梦姝

(中国气象局气象干部培训学院,北京 100081)

0 引言

数值预报是现代预报预测业务的基石,每天在世界各地主要气象业务中心运行,在精细化预报、灾害性天气预报、延伸期预报中发挥着不可替代的作用,并逐步走向精细和精准[1]。伴随数值天气预报的准确率不断提高,预报员职能正在发生很大变化,美国著名气象学家Cliff Mass认为,数值模式的发展和加工处理技术将从根本上改变预报制作方式,预报员未来最大的贡献是理解传播预报和为更多的用户服务。Jascourt等[2]经过四年完善并提供数值预报培训的试验探索了预报员改进模式预报的机会,肯定了预报员能通过了解数值模式组成部分的性能及其局限性,达到智慧地评价和改善数值预报模式。预报员需要了解数值预报模式的预报性能,积累数值预报应用和订正经验,才能成为以数值预报为基础,综合运用各类气象信息的新型预报员[3-5]。由于数值预报本身处在迅速发展中,预报员需要根据数值预报的新属性调整使用数值预报产品的策略与方法,以达到提升预报效果,否则会在使用中陷入盲目,或对数值预报结果过分依赖。因此,帮助预报员建立数值预报的应用策略成为国内外气象教育培训的重点课题。

21世纪初,美国天气预报服务中心(NWS)即开始关注数值天气预报对人工预报的影响,持续开展两者的预报评分对比并发布年度报告。NWS培训中心基于职业发展系列的课程体系中,包括了一些数值预报开发、模式产品解读等相关内容。美国国家大气研究中心的教育培训计划“业务气象、教育和培训合作计划”自2009年起制作并发布了面向预报员的“在天气预报中有效使用数值预报”系列课程,内容涵盖数值模式基础和产品使用,模式数据的偏差订正,集合预报产品及应用,有效应用高分辨数值预报等[6]。2015年欧洲中期天气预报中心和欧洲气象培训虚拟组织联合组织了其第十届国际专题研讨会,聚焦新时期的数值天气预报应用培训,研讨气象培训如何适应数值预报的发展,包括预报员的角色转变;如何基于天气分析技术和数值预报提升天气预报的精度;培训机构应该注重发展哪些创新的培训理念以适应和支持培训中需要的技术和能力要求等内容。法国国立气象学校在2016年的在职培训项目中设计了一个为期5 d的数值天气预报培训,但仅专注法国气象局的数值预报基础知识和产品使用。

综上,从国内外气象预报业务的发展趋势来看,加强数值预报的应用是未来预报员转型、提升预报预测准确率的主流方向,欧美国家气象培训机构均已着手讨论和推进数值预报应用专题的培训设计和实施。我国天气预报员队伍规模庞大,地域差别显著,培训需求具有多层次多样化的特点。开展面向我国气象业务发展的数值预报应用培训需求分析,设计适合我国预报员的数值预报应用培训课程体系势在必行,以助力广大预报员掌握不断涌现的数值预报新技术和新产品的内涵,提升有效应用数值天气预报的能力,形成对现代气象业务发展的有力支撑。

1 研究方法

研究拟通过准确定位精细化网格预报对数值预报应用的组织需求,调研目前预报员数值预报应用的实际能力,并分析两者差距,提出数值预报应用培训的需求,为科学合理设计教学课程和搭建实习实训平台提供依据。研究中采用了资料分析、文献追踪、专家访谈、问卷调研等多种方式方法。首先通过文献整理了解新时代研究型气象业务格局下精细化智能网格预报业务的发展背景和关键技术,通过文件和政策分析定位现代气象业务在提升预报员数值预报应用能力方面的组织需求,通过专家访谈和专题报告进一步细化了精细化数值预报滋生的科学问题和对预报员能力素养的新要求,通过问卷调研分析了预报员队伍的能力现状和与组织需求的差距,最后综合整理了分层分类的精细化数值预报应用培训需求和教学侧重点。

2 精细化数值预报应用培训组织需求

根据世界气象组织(WMO)的规定,气象业务人员应同时具备资质(Qualification)与胜任力(Competency)。资质指从事某一职业所需的最少量的核心知识,一般通过完成教育机构(如大学)的学习课程一次性获得;胜任力指履行工作职责过程中完成技术性较高任务所需的知识和技能,一般通过岗位培训迅速提升。WMO《技术规则》(《Technical Regulations》)于2017年规范了包括公共天气预报与服务、航空气象、海洋气象等六个领域的胜任力框架,其中预报员胜任力标准包含了“业务基础知识技能、制作产品的能力、确保产品质量的能力、与内外部用户沟通的能力”的内在层次。本文以我国精细化网格预报业务对预报员能力素养的要求为例,分析了精细化数值预报的培训需求。

2.1 中国气象局对预报员数值预报应用能力的要求

数值预报是现代气象事业发展的核心支撑,同时具有不可替代性、不完整性和不精准性的特征[7],上述“三不”特征决定了研究型气象业务的发展格局,此业务性研究的属性正是预报员职能变迁的内在原因,也是数值预报继续教育应把握的专业内涵。

2016年1月,中国气象局印发《现代气象预报业务发展规划(2016—2020年)》(以下简称《业务发展规划》),服务于构建全国精细化气象网格预报一张“网”明确提出构筑高素质创新型人才体系,推进预报员转型发展——从过于依赖数值预报和经验的“传统型”向更多依靠科学分析、驾驭现代预报技术的“现代型”转变。通过加强培训和业务技术总结,着力提升国家-省两级预报员在灾害性天气预报和重大气候事件监测预测中的科学分析能力、多源资料综合应用能力以及对数值预报的解释应用和订正能力。实施预报员能力提升工程,强化预报员岗位培训,完善培训体系,组织实施预报员全员轮训。

2018年5月,中国气象局进一步印发《智能网格预报行动计划(2018—2020年)》(以下简称《行动计划》),计划到2020年建成无缝隙、精准化、全覆盖、智慧型预报业务体系,这一业务发展战略离不开“现代型”“研究型”预报员和人才队伍。为培育预报理论功底扎实、预报技术开发有创新、可驾驭现代预报技术的新型预报员,《行动计划》中明确要求创建有利于创新型人才队伍成长的机制,其中包括强化预报员专业技术培训、完善培训体系、实施分类培训,通过加强培训和交流总结,使预报员转变观念,适应智能网格预报业务技术发展。提升预报员对多源资料应用能力和对数值预报解释应用订正能力,凝练网格预报和灾害性天气预报经验,强化网格预报客观订正技术和方法研发,并集成到智能网格气象预报业务系统中。为保障精细化智能网格预报业务的人才培养需求,中国气象局于2019年印发《2019—2023年全国气象部门干部教育培训规划》,明确要求专业化能力培训更加精准,适应新时代、实现新目标、落实新部署的履职能力明显增强,专业素养、专业能力进一步提升。气象新理论、新技术、新方法培训更具针对性。

近年来,中国气象局干部学院紧紧围绕全面推进现代化对预报预测人才队伍建设的要求,对在岗人员全员轮训,精心设计不同层级、紧扣实际的教学计划,形成了理论与实践紧密结合的课程体系[8]。而在国家经济发展战略不断升级,防灾减灾形势日益复杂,气象科技创新发展迅猛,人工智能等技术对传统天气业务的影响不断加深的背景下,预报员面临提升专业知识背景、学习总结能力、科研创新能力、国际交流能力综合素质的更高要求,这对专业培训提出了更大的挑战。《中国气象局气象干部培训学院发展规划(2011—2020年)》中明确提出,以学科为基础提升教学研的综合水平是气象教育培训工作向更深入内涵式发展的重要途径,并提出重点加强“数值预报模式及应用”等继续教育学科领域建设,提升预报员的数值预报应用能力。

预报员的能力素养主要体现在四个方面:一是基本素质(个人素质,知识素质和职业素养);二是业务能力(业务常识、预报能力、订正能力、工作经验和信息素养);三是科研能力(基础型研究,应用性研究和技术开发);四是学习与创新能力。下面将基于精细化数值预报的科学问题和对预报员能力素养的新要求分析归纳数值预报应用的培训任务。

2.2 精细化数值预报应用培训主要任务

对数十年和几代前的数值预报产品应用而言,预报员参考多为全球环流模式,主要应用于环流形势的判断,对区域强天气的参考价值主要体现在触发强天气的大尺度环流背景和环境参数预报。近年来局地要素产品的精细化和精确度得到了很大的提升,对预报员的使用向低门槛和高门槛两极转化,实际在精细化预报的理解应用、产品的检验评估、预报结果和经验的总结等方面对预报员提出了更高要求。随着中尺度业务模式分辨率达到10 km甚至3 km,快速更新同化短临预报分辨率达到1 km甚至更细,集合预报也逐渐走向高分辨率对流尺度(1~4 km)。数值模式可显示分辨尺度进入灰色区域,其本身基础理论面临许多新的科学问题,相应模式的初值和动力/物理过程对预报结果的影响和原因也发生了变化,预报员需要更新认识。当进入灰色尺度后数值模式本身有较大变化,最直观的是显示分辨和次网格过程描述的内容发生变化。以降水预报为例,模式在大尺度降水和对流降水的区分上变得模糊,模式云物理应充分考虑包括灰区参数化、尺度自适应参数化、精细下垫面次网格地形效应等。数值预报模式达1 km以内,模式边界层参数化(或大涡模拟)方案和参数选择对模式重力波和湍流结构和强度,进而对地面温风湿及对流降水预报准确性具有影响。多尺度资料尤其是精细观测(如雷达)资料的同化方法不断发展,温湿廓线和水凝物等要素短临预报更精确。公里尺度分辨率模式中动力-物理过程之间以及物理过程之间存在强的不可分离的非线性相互作用,直接影响模式对对流触发和发展传播、冷池强度和大小、降水落区强度和日循环特征的预报能力,而对流尺度集合预报可为对流系统发生发展、强降水落区、大风极值分布等提供丰富的概率预报信息。

基于对高分辨数值预报原理及其对预报结果影响的了解,预报员需要依据精细化评估技术和在实际天气中的应用实践来总结产品的应用和订正经验。精细化预报产品不是简单的分辨率提升而是时空精细度的提高,相临时刻或相邻网格点之间的要素预报并非总是平滑过渡,而是包含高梯度细节,其时间、空间和量级误差难以简单区分,传统检验评价方法已无法反映高时空分辨率产品的精细化特征。何为最优评价指标,如何生成相匹配的参照实况序列,怎样融入精细化检验和订正方法开发,如何通过主客观融合平台增加预报附加值是预报员面临的新挑战。最近人工智能等客观技术逐渐引入模式和后处理系统,对预报员基于精细预报产品开展针对性服务和提升高影响天气预报能力的基本素养也提出新的要求。2019年4月中国气象局发布了《研究型业务试点建设指导意见》,在15个省(市)气象局、7个直属单位开展研究型业务试点,目前精细化网格智能气象预报业务日益完善,以数值模式和实况业务为重点的综合检验评估业务格局初步形成。面向现代气象预报业务数字化和自动化的突出特点,当前和未来的预报中需深化对数值模式和已有客观方法不确定性的认识,加强对精细化天气气候演变规律的科学认识,创新和完善针对各类网格预报产品的精细化检验评估和订正,循环式上升,不断完善无缝衔接的全球多尺度气象过程及其影响的客观预报方法。这一业务过程突出了精细化预报和服务产品的检验评估,对未来研究型的现代预报员提出的新挑战包括:1)参与研发强大的后处理系统,包括订正模式预报误差,降尺度到更精细网格、集成多源数据结果的优势预报信息、捕捉极端性或灾害性预报信息、传递预报的不确定性信息;2)了解信息网络和数据支撑,理解数值预报产品和特点,根据天气特征分析和模式预报误差信息捕捉,结合对极端性、高影响等天气的预报经验和能力,抓住预报关键,达成增加预报员价值的目标。

基于上述分析将面向预报员的精细化数值预报应用培训重点内容归纳为三个大类:一是数值预报知识类培训,按照易难层次划分为数值模式基础原理;数值预报加深知识,包括模式动力、模式物理(尤其模式云和降水、边界层过程)、模式初值对预报的影响;数值预报前沿技术原理,包括集合预报、高分辨率数值预报、非常规观测资料同化技术、多源资料融合技术等;二是数值预报应用技能培训,包括数值预报产品解读、数值预报产品检验评估和订正、数值预报新技术的产品特性及应用效果;三是数值预报综合应用,按递进层次分为数值预报产品应用基本思路、数值预报综合应用策略、数值产品在典型和高影响天气案例中应用的分析和研讨。

下文将围绕这三类组织需求开展预报员现状调研,分析当前预报员能力与组织需求之间的差距和定位培训重点。

3 预报员数值预报应用能力和培训需求分析

3.1 调研对象概况

面向预报员的调研主要采取问卷调研和交流讨论形式,在交流讨论中预报员反馈2016年以来高分辨数值预报在业务化和预报可用性上逐渐被预报员接受。2016年高分辨率业务预报模式水平分辨率已达到10 km左右,主要包括EC细网格产品,GRAPES中尺度模式产品,以及各区域中心研发的中尺度模式产品(如华东区域气象中心中尺度数值预报模式(SMSWARMS),华南区域中尺度模式(MARS),华北区域数值模式预报系统“睿图”);目前中尺度业务数值预报已精细到3 km,快速更新短临预报模式已精细到1 km,全国智能网格预报精细到5 km,区域精细到1 km。研究于2016—2019年间向各级气象台预报员和培训班参训预报员发放问卷共计400余份,回收有效问卷共计337份。伴随高分辨率数值模式和基于模式的客观方法的快速发展,这期间预报员对精细化预报产品的认识也在快速调整,限于篇幅本文没有给出分时间段的调研分析结果。图1显示,参与调研的预报员大部分(62%)工作年限在10年以内,工作11~20年预报员占比22%,工作21年以上预报员占比16%。从学历来看,调研对象中60%人员具有硕士研究生学历,33%和6%具有本科和博士学历,与工作10年以下预报员队伍年轻化和高学历趋势相对应。从学科背景来看,82%的预报员是大学科学背景。可见所调研对象主要是一线预报业务岗位,具有大气科学专业背景和较高学历,较为年轻的预报员群体,正是面临向现代型预报员转型的队伍,是培训潜在对象,他们对问卷反馈的结果具有较好的代表性。

图1 调研对象从事预报的年限分布(a),所获最高学历(b)和专业方向(c) Fig. 1 Distribution of years being forecaster (a), education background (b) and majors (c) of the respondents

3.2 预报员对开展数值预报培训的必要性认识

随着数值预报的发展和客观预报水平的不断提升,预报员在很大程度上要依靠和参考数值预报的结果,调查显示61.3%的预报员基本在所有值班日预报中均参考了数值预报产品,另有32.2%的预报员参考数值预报产品的日数在70%以上,极少预报员(0.3%)较少参考数值预报产品。同时,半数以上预报员(51.5%)仍然坚信无论何时预报员都具有不可替代的作用,并且47.6%预报员认为应该在数值预报的基础上进行主观订正,订正的收益大于风险。而在数值预报基础上预报员能有所作为的领域集中在临近预报(59.7%)、强对流天气预报(57.3%)和短时预报(43%)领域。

然而目前预报员关于数值预报应用的系统性培训较为匮乏。图2显示,64.2%的预报员主要通过和同事的业务交流获得数值预报应用的经验,48.5%依靠自学数值模式发布的产品手册获得相关产品信息,仅有35.2%得到了相关培训,另有43.3%的预报员是通过参加学术活动(包括文献阅读和参加学术会议)获取数值预报发展的知识。

图2 目前预报员获取数值预报应用方法的主要途径 Fig. 2 The main ways of forecaster to communicate the NWP skills

3.3 预报员数值预报应用能力现状分析

基于第2.2节数值预报培训组织需求的三类任务分解,分别从预报员对数值预报知识、数值预报技能和数值预报综合应用方面的能力现状及其与组织需求的差距展开分析。

3.3.1 数值预报知识类培训

将数值预报知识类培训细化为数值模式的基础知识、加深知识、数值预报前沿技术展开分析。图3显示,大部分预报员(76.4%)认为对普适的数值模式基础知识有较好的掌握基本不需要进一步学习。对模式加深知识的掌握普遍不够,仅25.2%预报员掌握模式动力对预报的影响,16.4%掌握模式物理对预报的影响,12.4%掌握同化系统如何构建模式初始场,极少数预报员(8.5%)对数值预报降尺度有了解。在数值预报新技术方面,仅有17.3%的预报员认为掌握高分辨率数值模式特性。集合预报技术方面,因已开展了3期专题培训和在第二轮省级预报员轮训中开设了集合预报课程,半数预报员(50.3%)认为对集合预报的原理已经有了较好的掌握。

图3 预报员对数值预报知识的掌握情况 Fig. 3 The status of forecasters’ NWP knowledge acquisition

在资料同化技术方面(图4),70.3%的预报员关注快速更新循环同化系统在业务中的应用,半数以上的预报员对资料同化在实际天气中的应用(57.1%),资料同化方法介绍(54.9%)和观测资料质量评估、预处理和质量控制(51.6%)有学习需求,41.8%的预报员希望了解观测误差的统计方法(或同化系统对观测资料敏感性诊断分析)相关知识。半数以上预报员希望了解各区域中心特色的资料同化现状(63.7%)及未来发展(54.9%)。

3.3.2 数值预报技能培训

图4 预报员对资料同化技术的培训需求 Fig. 4 Training needs of forecasters on data assimilation

将数值预报应用技能分为对数值预报产品解读,数值预报评估和订正,数值预报新技术产品应用等方面。调查显示,预报员在数值预报产品基本信息(56.3%)和获取(44.1%)方面预报员相对掌握较好(图5)。如何利用数值预报提高预报准确率是需求最普遍(45.3%)的技能。如何利用数值预报提升科研能力成为预报员较为关切和需求旺盛的内容(38.4%),但仅有5.3%的预报员自认为具备这项能力,这一需求和现状的差距将随着研究型气象业务的推进进一步凸显。

图5 预报员对数值预报应用技能的掌握情况 Fig. 5 Forecasters' mastery of NWP skills

随着精细化智能网格预报的日益完善,基于数值预报的精细化检验评估和订正成为现代气象业务中的重要环节。多数业务单位已经认识到检验评估的重要性,但仅有约四分之一的预报员了解数值预报检验评估方法(图5)。而基于数值预报开展订正更加困难,虽然大部分预报员(67.9%)支持对数值产品进行订正,但仅20.3%预报员自认具备数值预报产品订正思路。

在目前的预报实践中进行了订正的比例并不高,对数值预报订正比例在70%以上的预报员仅占23.4%,订正比例不到一半的预报员占52.8%。目前预报员经常进行订正的数值预报要素为暴雨以上的降水量(41.2%),最高最低温度(39.4%),另外在一些地面要素如地面风(11.6%),边界层辐合线也有少部分预报员(5.1%)常进行订正,这些物理要素对强对流触发预报较为关键且模式预报准确率较差,是预报员容易发挥优势的领域。从主观订正效果来看(图6),能取得较好订正效果(提高预报效果的比例70%以上)的仅占16.6%,有一定订正效果(提高预报效果的比例50%~70%)的占31.6%,另有半数以上预报员(51.8%)认为自己订正后预报效果的提升不及50%。

为提升基于数值预报的主观预报能力,预报员迫 切需要学习(图7)数值预报产品本地化和订正方法 (79.8%),不同天气类型数值预报的能力(79%),高分辨率数值预报的误差评估(46.2%),数值预报误 差来源(42.9%),数值预报评估方法和体系(42.9%)。 因此,在未来数值预报应用技能的培训中,应开展分区域的分天气类型的数值预报能力评估,重点关注高分辨率数值预报的误差检验和误差来源分析,开发适用本地化的订正方法和策略,为预报员提供有效的参考。

图6 预报员认为对数值预报结果进行订正后提高了预报效果的比例 Fig. 6 Proportions of Forecasters who believe that the accuracy is improved when they do corrections on NWP

图7 预报员最希望得到的数值预报培训内容 Fig. 7 The most wanted training on NWP for forecasters

3.3.3 数值预报综合应用

在掌握数值预报基本知识和基本技能的基础上,建立基于数值预报且综合运用多源气象资料和信息的预报思路是预报员培训的重要目标。目前预报员参考数值预报产品时最常采用的做法是把模式预报结果与实况直接比照分析(83.9%),或将模式预报分析场与实况对照分析(70%),将不同来源的模式产品进行对比(72.4%),不少预报员(61.2%)也会参考模式前几日的预报变化(图8)。小部分预报员(约25%)掌握了结合雷达资料和卫星资料对比模式产品进行分析。

图8 目前预报员参考数值预报产品时常使用的天气分析和诊断方法 Fig. 8 Weather analysis methods based on NWP used by forecasters

随着集合预报的推广,预报员对不确定预报的接受度逐渐提升,但是在综合应用确定性预报和不确定性预报产品方面还没有形成科学的预报思路。36.5%的预报员认为维持原有预报思路不变,30.1%的预报员认为需要改变现有预报思路,因此在提升预报员协同集合预报和确定性预报的预报策略方面具有较大的空间和必要性。

面对预报员转型的新形势,预报员认为未来相对于传统预报将更多的转向精细化高影响预报和服务的提供者(35.2%),27.2%认为预报员将转向为数值预报解释应用和订正专家,22.4%预报员认为未来预报的研究性要求提高,逐步转向天气预报科学家或研究人员。可见,随着精细化智能网格预报业务的发展,预报员更多是在客观预报的基础上进行订正,关注高影响天气的预报,并且从单纯的预报业务转为向不同用户提供有针对性的预报服务。为适应这一新形势和要求,预报员需要更深入地理解数值预报在本地应用的优缺点,并积极参与到数值预报产品的后处理开发过程中。59.4%预报员认为应该参与数值预报统计释用,49.4%认为预报员应该开发更适合本地天气特点的统计产品,43.9%认为预报员应该参与到数值预报模式评估中和,36.1%认为预报员的职责也包括进一步提高数值预报产品的价值(图9)。

图9 预报员认为的未来预报员岗位职责 Fig. 9 The future job responsibilities of forecasters according to forecasters

3.4 分层分类的数值预报应用培训需求分析

由于学员在工作年限、专业背景、知识储备和经验积累等方面存在的较大差异,按照工作年限和岗位职责将调研对象划分为三个层次,工作3年以内的为新预报员,工作10年以上且任首席岗位的为首席预报员,其他工作3年以上的非首席预报员为骨干预报员。分析发现,不同层次的预报员在具体培训内容和深度上具有不同的侧重点。

图10给出了预报员学习数值预报知识的需求情况,新任预报员培训需求较为广泛,最大需求(60%以上)为模式物理过程和动力过程对预报结果的影响,超过半数首席预报员认为在模式预报偏差订正、有效使用数值产品和降尺度等方面更有需要。半数新预报员和首席预报员均希望了解模式对降水和云的处理。骨干预报员是这三类人员里最大的预报员群体,因此需求相对较为分散,最集中的学习需求体现在模式预报的订正,高分辨率模式特性,有效使用数值产品和模式物理过程的影响等内容。

图10 分层次预报员希望学习的数值预报知识 Fig. 10 NWP knowledge that forecasters of different levels hope to learn

数值预报应用相关技能的学习上(图11),新预报员对各种技能均有需求,相对而言在数值产品基础较为侧重,如确定性预报和集合预报的特点、数值预报的评估方法和订正思路、数值产品的获取方法和基本信息等方面均比骨干预报员需求大。首席预报员需求最大的是如何利用数值预报提升科研能力,在研究性上更为侧重。骨干预报员的需求相对较为分散,在数值预报订正和提升预报准确率上具有较大的需求。

图11 分层次预报员希望获得的数值预报技能 Fig. 11 NWP skills that forecasters of different levels hope to gain

综上,各级预报员对数值预报应用技能的培训需求具有一致性也具有各自特点,一致性体现在实用性上,即提高预报准确率。新预报员的特点是需求广泛,对产品基本信息有所侧重,首席预报员更侧重研究性,而骨干预报员需求较分散,在预报产品的评估和订正等具体方法上较侧重。

4 结论和建议

围绕无缝隙精细化自动预报和智慧服务的研究型业务格局和发展态势,首先分析了中国气象局以提升预报员数值预报解释应用和订正能力为目标开展精准专业培训的组织要求,将这一要求细化分解为数值预报知识、技能和综合应用三类,分别研究了不同层次预报员的能力现状,通过两者对比提炼出精细化网格预报员业务中预报员数值预报应用培训的需求和重点内容。结果显示:

1)在深化对数值模式和客观方法的特性认识,综合运用多源资料提升数值预报应用水平方面具有较大培训需求,且呈现出向业务性研究和针对性服务发展的趋势。

2)在数值预报知识、产品和技能、及综合应用三类内容中,最大培训需求分别集中在高分辨率数值预报等新技术原理、数值预报本地化评估和订正技能、及以加强精细化智能预报和服务为目标的数值预报综合应用预报策略。

3)各级预报员对具体内容的培训需求各有侧重,新预报员培训需求较广泛,相对而言尚待掌握数值预报及其产品的基础信息,首席预报员相对需侧重研究性,而骨干预报员需求较分散,应考虑在预报产品评估和订正方法等实用性上有所侧重。

上述研究结论为把握精细化数值预报应用培训需求,开发内容务实,贴合预报员实际的教学课程提供了方向和依据。基于此研究报告提出以下几点建议:

一是瞄准精细化智能网格预报业务对现代型预报员的要求,开发系统和有针对性的数值预报应用培训课程。围绕精细化网格预报、集合预报、高分辨率数值预报、精细化预报检验和订正、人工智能与数值预报的结合、卫星和雷达等新资料与数值预报技术融合等新技术新资料应用培训,系统设计从基本原理,到预报产品特点分析,到综合应用策略的阶梯性课程内容,开发针对性强的专题培训。

二是立足预报员岗位要求和队伍特点,开发科学分层分类的数值预报应用培训课程和创新培训方式方法。在新任预报员培训中侧重数值预报基础,采用理论讲解和个例实习相结合的培训方式;在骨干预报员培训中侧重考虑区域特点,即数值预报新技术和产品在本地释用、评估和订正方法的培训,采取按区域分组讨论和专家点评、数值预报误差本地化分析实训为主的方式;在首席预报员培训中侧重新技术新资料研发成果在业务应用的转化和效果研究,以新技术新资料在典型和高影响天气中应用的案例剖析和研讨方式为主,以期促进新技术新资料研究与实际业务应用的交叉融合。此外,应逐步推进远程和面授相结合的混合式培训方法,通过远程预培训基础概念和理论,指导学员进行本地天气实例收集和挑选,使面授能更高效地聚焦到对实际预报难点的研讨和针对性的实习实训上。

三是深化数值预报应用案例研究,加强实习实训平台建设。从业务实际需求出发,开展精细化智能网格预报等新技术在典型天气和高影响天气中的应用分析,通过数值试验开展关键物理要素和特定天气机理研究,根据培训内容制作可视化教学案例,搭建可开展本地化适用的数值预报检验评估和订正培训平台。

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