GRAPES，直译为“葡萄”，但对中国的气象工作者来说，这个词远远不止葡萄那么简单。在中国气象人的眼里，GRAPES代表着我国具有自主知识产权、面向21世纪的“新一代全球/区域多尺度通用同化与数值预报系统”。其中，GRAPES短时临近天气预报系统，曾作为唯一的中国发展的预报系统，加入世界气象组织北京2008年奥运会预报示范和研究示范计划，为奥运会提供气象服务。
中国气象科学研究院院长张人禾告诉记者，GRAPES从科学方案、系统设计、程序编写调试到试验优化、工程实现，全部由中国科学家自主研究完成，体现了我国在数值预报领域自主创新能力的大幅增强。
气象现代化的重要标志
20世纪50年代以来，大气科学研究领域的一个重要成果就是在数学物理学基础上，建立了数值天气预报。简单说来，数值天气预报就是根据现有的天气状况和已知的初始条件，利用高性能计算机，求解控制大气运动的动力-热力学方程，从而得出未来一段时期内的天气形势和有关气象要素的客观定量预报方法。
经过半个多世纪的发展，数值天气预报已经成为天气预报的基础，也是气象现代化建设的重要标志之一。目前，先进的数值预报系统已有能力对未来7～9天内全球天气变化概貌作出可信的预报。数值预报模式还被应用于小至空气质量的预报、大至全球气候变化模拟与预估等多个方面，从而对地球与环境科学以及计算机科学的发展起到了推动作用。
张人禾指出，作为一个气象灾害频发的国家, 气象灾害给我国国民经济、社会发展以及人民的生命财产造成巨大损失。20世纪90年代以来，我国平均每年因各种气象灾害造成的农作物受灾面积达4800多万公顷，受灾人口约3.8亿人次，直接经济损失达1800多亿元，约占国内生产总值的2.7%。提高灾害天气的预报水平，是减轻和预防气象灾害最直接和最有效的途径。
但让气象工作者尴尬的是，我国在气象数值预报业务上取得的进步大多依靠的是国外的数值预报模式。
承担重任的气象数值预报创新基地
数值天气预报的发展不仅决定于大气科学基础理论研究，也取决于获取全球大气气象资料的空间气象卫星探测和反演技术、资料加工处理和进行计算的大型计算机技术，以及资料信息传播的通信技术等的发展，因此，一个国家数值天气预报水平的高低，除了反映该国大气科学基础理论研究水平的高低外，也是一个国家气象综合能力的集中体现。
张人禾说：“在20世纪80年代末到90年代初，我国就着手发展了数值天气预报业务，但业务预报的数值模式系统的主体框架从国外引进。由于引进的业务模式系统缺乏完整性和再开发性，我国数值天气业务预报水平与发达国家相比，在模式的性能、资料同化、模式预报准确率等方面均存在较大差距，极大地影响了我国气象业务与服务水平的提高，是制约我国气象现代化建设的瓶颈。”
为此，科技部与中国气象局共同立项支持我国新一代气象数值预报的创新研究，国家自然科学基金委员会也在相关的基础理论研究上给予了大力支持。
中国气象局在中国气象科学研究院专门组建了国家气象数值预报创新基地，这个创新基地联合中国气象局、中国科学院、大学等业务和研究单位的100多位科学家，展开了全面的科技攻关。
不负众望的GRAPES
近年来，依靠中国科学家自己的力量，我国气象数值预报研究取得了快速进展，建立了具有自主知识产权的数值预报系统。在最近一期的《科学通报》上就集中发表了5篇GRAPES数值预报系统方面的研究论文。
作为中国新一代数值预报系统，GRAPES主要有4个创新点。
一是建立起我国首个具有能够直接同化卫星辐射观测资料的同化系统。张人禾说：“数值天气预报需要将遍布全球的各种观测数据与数值预报模式融合。而中国原来的数值预报系统不能有效兼容卫星和雷达数据，国家花费几十亿元发展的气象卫星和多普勒天气雷达无法在数值预报中有效使用，而新一代数值预报系统则可以把空中和地面的资料用到数值预报中。”
二是该模式设计吸取了国外先进模式的优点，采用了集约型的发展思路，建立了多尺度通用动力框架作为不同应用模式的共同基础,实现了静力与非静力可选,全球与有限区域可选, 水平与垂直分辨率可选的通用框架。。
三是在提高预报准确率、可用预报时效和预报精细程度方面都有望取得较好的表现，新系统的水平精细度可以达到1～2公里，可以对台风、暴雨等强对流天气取得较好的预报结果。
四是具有自主知识产权，是一个可以自我更新、发展的数值预报模式系统。
张人禾说，基于GRAPES数值模式系统已经发展出一系列可运用于不同领域的数值预报系统。2006年正式投入国家级业务运行的GRAPES区域中尺度数值预报系统对热带气旋的路径类型、强度、登陆过程以及移向或移速突变等都表现出良好的预报性能，基本上可以准确地预报出我国沙尘暴的发生与发展。
“不过，中国数值天气预报还存在许多特殊问题，比如涉及青藏高原和西部干旱区的许多陆气相互作用问题，以及中国许多独有的天气和气候。这些问题的解决没有可照搬的理论和方法，需要进一步加强业务应用中的优化与针对中国特殊天气的原始创新。”张人禾说。
《科学时报》 (2008-12-8 A4 科学基金)
