數值天氣預報資料的處理和分析

資料處理　將觀測資料變成電子計算機能夠識別、可靠和便於利用的資料的過程。天氣預報需要大量的初始資料。它包括國內外各氣象台站從地面到高空的不同高度、不同類型（如探空報、船舶報等）、不同計量單位（如米/秒、海里/小時等）的觀測資料。這些資料都是按國際氣象電報編碼，用電報傳遞的。然而，資料中往往存在着不同類型和不同程度的誤差。因此，在製作預報之前，必須判斷資料的類型，找出測站的位置，檢查並糾正錯誤和選擇所需要的內容等，使其成為規範化的信息，存儲在計算機中，以便隨時取用（見氣象資料處理）。客觀分析　用數值計算方法，將分佈不規則的觀測資料，分析成有規則地分佈、並適於預報模式計算的網格點資料的過程。它和人工分析天氣圖不同，一旦給定分析方案，結果就不因人而異，故稱為客觀分析。最初，人們試圖把這個問題當成一個純粹的插值問題來處理。例如，用一有限次數的多項式在局部地區擬合觀測資料的分佈等方法，以期得到網格點的要素值。但實踐表明，在測站較密的地區，這種方法的效果較好，在測站稀疏和分佈不均勻的地區，分析質量卻較差。後來、人們考慮到各氣象要素之間在動力上的協調性（如地轉平衡和靜力平衡等），注意到測站資料對分析的影響隨測站同網格點距離的增加而減小，並注意到不同類型觀測資料的誤差、測站分佈的非均勻性和疏密性等的影響，使分析的質量有了改善。客觀分析的天氣圖，其質量不低於人工分析。在有些國家裏，絕大部分天氣圖已用客觀分析繪製了。一般説來，對資料進行客觀分析不僅節省時間，而且所得網格點上的氣象要素值比人工讀數準確，便於使用。但用此法分析鋒面等還有困難，須待進一步改進。氣象衞星資料的應用　氣象衞星資料主要有云圖和輻射資料等。分析衞星雲圖，可以瞭解天氣系統的位置和天氣分佈；用連續的雲圖，可以瞭解系統的發展；用地球同步氣象衞星跟蹤雲的移動，還可以推測某些高度的風速。根據衞星遙測的輻射資料，可以求出地面（或海面）温度和大氣温度的鉛直分佈，以及大氣中水汽的總含量和鉛直分佈。應用衞星資料，已使海洋和沙漠等測站稀少地區的客觀分析質量有明顯的改善（見衞星氣象學）。但是，目前衞星探測的精度還不夠高，除晴天海面温度和對流層中部氣温與常規資料接近外，其他資料的誤差比較大。此外，探測的項目還不夠多，應用還不夠廣等等。這些都有待進一步解決。極軌衞星資料和常規資料的時空分辨率不一致，這給在數值預報方法中利用衞星探測資料帶來了困難。如何把兩者結合起來進行分析，也是亟待解決的問題。有人提出“四維同化”的方法，力圖把不同時刻的資料用統一的分析預報系統進行處理，使各氣象要素在動力上和熱力上協調起來。具體地説，採用一定的大氣模式，作時間積分，把各種不同時刻的氣象資料源源不斷地輸入電子計算機，並用模式算出的預報值與之調整，用調整後的數值更換原預報值，再繼續進行時間積分。這種方法和過去把分析和預報分開的方法很不相同，不僅可以得到連續的分析圖，還可以得到連續的預報圖。 ^[1]