前 言
四十年以前,创办欧洲中期天气预报中心(以下简称欧洲中心)的公约开始生效。一批欧洲国家决定开展有助于公民和经济的天气科学合作,并且集中所有资源创建当时唯一一个数值天气预报中心。作为一个发展中的研究所和全天候的运营中心,欧洲中心设置非常高的门槛,同时为成为一个具有导向性的成功的国际组织奠定了基础。
如今,回望越来越多的国家取得的成果,我们不禁为过去的愿景已成为今天的现实而感到骄傲。世界普遍认可欧洲中心在全球数值天气预报创新和实践方面处于领先地位。欧洲中心的预报质量是公认世界最高的,它如今能提前6天做准确预报,30年前能提前3天做准确预报。这些预报的空间分辨率相比初始时细化超过20倍。欧洲中心的每日预报覆盖了34个国际气象服务机构和合作成员国以及世界各地国际合作伙伴。我们将一如既往地支持气象服务,并且通过世界气象组织的众多项目,与一些非常贫穷的国家共享关乎民生的气象数据。
2016—2025年,我们战略规划的基础可以概括为两个词:更多和合作。回望已经取得的成就,实施这一战略规划是成功的必经之路。欧洲中心的成员及合作国家共同决定了未来的发展方向。它资助了欧洲中心里来自超过30个国家的工作人员,分享来自世界各地客座专家的知识、经验和见解,与做关键测量的空间研究机构建立联系。更多的合作才可能面对未来更为重大的挑战,提前两周预测高影响天气,对大尺度天气形势和天气型转变预测提前到4周,对全球尺度异常的预测提前一年。
如今的愿景与欧洲中心成立之初还一样吗?答案是否定的。因为全球气象预报科学已经大步向前推进。例如,当欧洲中心刚成立的时候,在一天内,使用超过70台卫星仪器观测到超过4000万观测资料是很难想象的。我们也没有信心提供可靠的集合预报预测结果。
尽管现在已经取得了许多成就,但这是远远不够的。所以提前预警是必须的,同时随着预报能力的改进,更少的人会因为极端天气事件失去生命,更少的生计会遭到破坏,而国家和区域的经济体能从遭受到洪水、热浪、寒流、热带气旋和风暴等冲击后的瘫痪状态更快地恢复。
这一合作战略规划的发展,必将提供越来越多的以人为本的天气预报。它将改善欧洲的长期预报能力,同时帮助到需要帮助的人,例如紧急服务,公共机关和公民们,以我们置信水平不同的预报信息作为工具,完成决策过程。
我们已然拥有先进的科学和进步的预报水平,但更多的工作等待着我们去做,而且我们已经做好直面挑战的准备。
Gerhard Adrian
欧洲中期天气预报中心理事会主席

2015年12月欧洲中期天气预报中心理事会和董事会
概 要

欧洲中心现在的宗旨与其刚创建时是一样的,承载其公约,发展为其成员国和合作国提供中期天气预报的能力。欧洲中心开发和全天候运行全球模式和资料同化系统,这些系统从动力学、热力学和地球流体力学,以及地球流体圈层和地球系统相互作用部分成分角度揭示着环境变化过程。
过去几年有目共睹的科学和技术的进步开拓了我们探索未来对天气多方面预报的潜力,但这也同样揭示了社会对于准确可靠的天气预报与日俱增的依赖性。大家感受到良好,只是偶尔偏差大的天气预报,但同时强调,应将对综合地球系统的学习提上日程。
我们认为,未来十年应该是关于发展资料同化、模式开发、不确定性估算以及地球系统子系统耦合等已经取得的进步的进一步构建,再用来大胆地改进数值天气预报。同时,还需要应对主要来自气象社会机构的大数据和计算效率等的计算挑战。
2025年路线图
下一个改进天气科学和提升天气数值预测的生活战略目标将要求人才和技术的平衡,这将依赖于:
• 以吸引人的工作条件和环境吸引并留住最需要的人才
• 欧洲中心激励和吸引跨越各成员国和更广泛的国际科学和计算协作
• 一个强大、高效和弹性的基础设施建设,包括高性能计算设备,系统性的寻求如何最小化对自然环境的影响
• 涵盖综合地球系统的可扩展的、高效建模和处理代码
现任成员和合作国家以及更广泛的团体
该战略规划也将会增强欧洲中心为其成员、合作国家和更广泛的气象团体提供的服务,尤其在以下地方:

• 提供欧洲中心内部和外部的综合气象数据档案
• 全球再分析和再预报资料
• 地球系统建模与预报的高等培训
• 达成与世界气象组织的经久不衰的伙伴关系,帮助全世界上最平穷的国家得到民生相关气象数据
• 区域小尺度天气预测模型里的初始条件和边界条件应是可选方案所要求的
• 其他由第三方支持的运营活动,例如大气监测、洪水预报和气候变化服务等
虽然这个战略规划设置了未来十年的目标,但它将会在五年后更新,以便符合科学和技术的发展。此外,这一战略规划的执行计划,涵盖四年滚动周期(四年活动方案),并由欧洲中心的咨询委员会和理事会每年更新一次。欧洲中心会根据如资源的可用性,研究与开发的进程等情况,作出最优选择。
背景:挑战与机遇
面临的挑战
由于人口稠密和居住地气候的改变,人们越来越容易受到天气和其他自然环境方面的影响。 对天气信息的需求无所不在,且在很大程度上影响着民众、企业、政策制定者、政府和社会。 随着天气预报技术的改进,天气预报信息的价值也在提升,同时也期待着进一步的改善措施。不仅天气预报能够拯救生命和挽回财产损失,而且这种预报信息还能为许多经济相关部门规避与天气和气候有关的危害提供机会。这些机会来自科学、 数值预报和用户要求的一个全面整合。
欧洲中心是欧洲科学和技术合作一个成功典范,今天欧洲中心的34个成员及合作的国家——是最初数字的两倍——共同致力于数值天气预报(NWP)的发展。欧洲中心的做法是建立伙伴关系;没有合作不可能能发布这个战略。欧洲中心是欧洲气象共同体的一部分,自1975年以来,这种建立在互补基础上的合作都在稳健的发展并将持续发展。欧洲中心与国家气象服务的工作紧密联系在一起,后者的职责是向用户提供恶劣天气预警和传递天气服务信息 。欧洲中心通过提供全球预测作为国家气象服务的补充来支持国家气象服务。欧洲中心的成员和合作国家有各自不同的气象需求和专长。随着领域的发展,欧洲中心作为一个支柱,不仅满足所有成员国的普遍要求,还可以满足个性化需求。
空间地球观测的数据量和多样性都在持续大幅地增加。欧洲中心依靠欧洲气象卫星应用组织提供的高质量卫星观测,同时与它密切合作来优化业务卫星的使用。欧洲中心还开展了与欧洲航天局合作评估新卫星使命的研究。欧洲中心与许多在世界气象组织气象卫星统筹小组的空间机构(来自中国、日本、印度和特别是美国)有密切联系,还包括常规观测资料国家提供者。这将使得欧洲中心继续在帮助定义世界气象组织集成全球观测系统里新观测的用户要求和帮助空间机构规划未来方案中发挥积极的作用。

欧洲和其他地区的天气和气候科学的学术研究得到了极大的发展。私营部门的气象预报水平也已显著提高,并将天气预报(和环境)信息商业化。欧洲中心与同行和世界各地的组织建立伙伴关系的契机随之出现。值得注意的是气象组织为许多研究和业务预报的协同活动中制定了框架,欧洲中心在此也扮演重要的全球性角色,不仅仅是对气象组织的战略目标的贡献。
当1975年欧洲中心成立时,全球数值天气预报处于起步阶段,我们企图创建一个中心,能完成将准确天气预报的时间从提前两天扩展到提前十天的雄伟目标。鉴于高性能计算能力和观测资料如卫星观测的不足,这的确是一个大胆的设想。就如今数值天气预报而言,决定性预测技术的科学理解已经得到了显著进步。资料同化,各种可能的集成方案以及地球系统子系统对天气的影响,是现在天气预报中不可分割的一部分。准确可靠的中期预报只发生在全球短期天气过程中,例如12小时的预报会更精确。这也激发了我们立志能预测好各个天气要素的斗志。十天不再被视为概率天气预报的限制,基于初值的月和季节集合预报才是未来进一步科学发展的真正机遇。虽然这一战略规划显然基于欧洲中心先前的战略规划,但今天的大环境意味着直面这些挑战和机遇,全球数值天气预报准备大胆地前行。

随着科学和实用性的新型观测结果的进一步发展,例如新型卫星仪器,全球数值天气预测逐渐演变成全面的环境预报。环境信息的多样用途和价值与日俱增,正如获取数据一样愈发重要。在引入更多的地球系统子系统时,模式正变得更加复杂。环境监测和预报服务 (例如哥白尼计划)向欧洲中心提供了由气象学经验和研究向业务转化的机会,以便发挥其更为广泛的作用。多项用于相关研究和运营的供应基金将会增强此项战略规划的实施力度。
从一开始,高性能的计算便是欧洲中心各类活动的关键。成员国对欧洲中心的部分计算设备的利用率已经得到显著增加,现已涵盖研究和业务上的预报。到21世纪20年代,计算性能将达到百亿亿次量级,与巨型计算机的架构发展同期增长。欧洲中心一直关注于改变模式代码,使其尽可能高效的工作,但未来对计算和下一代机器特性的要求需要进入另一个层面讨论。欧洲中心需要处理由于它的活动而产生的环境污染,最大限度减少碳排放,这是很重要的,因为其计算将持续消耗大量的能源。此外, 预报所使用的数据会因为更高的分辨率、同化、指定输出等持续大幅增加。相应地,数据的提高不再被限制在数据的储存和传输中,也将涵盖数据所在的计算性能中。无处不在的“大数据”及其与高性能计算的融合创造了基于建模和数据分析的机遇。世界各地的气象和气候组织都将共同面对来自计算的挑战,我们的目标在于通过广泛的国际合作完成这些挑战。
总之,战略规划背景是快速变化和发展的,我们将通过下述的两个天气预测改进案例的研究来阐述这一战略规划帮我们完成的挑战。



推进气象科学
欧洲中心的两个主要目标之一是提供能改进业务预报模式的研究。为了达到这一规划中提出的预报质量目标,欧洲中心需要能显著提高对预报模式及资料同化系统技术的研究。欧洲中心将从事气象知识领域的前沿研究,以求发展一个基于地球系统的综合全球模式,以及开发达到提前一年的时间范围内、精确度不断提高的预报产品。这一举措将解决在全球数值天气预报上最困难的问题,同时也可以解决一些特定问题,譬如当前欧洲对提前一个月的天气的预报技术水平十分低下这一实际问题。
为了改进中期预报技术,在未来的十年里有两个最重要的科学目标:
为实现这些目标,欧洲中心将对提前一年全球天气预报的各方面展开研究。研究包括资料同化、模式开发、不确定性估计和地球各子系统的耦合。研究需要在气象预报科学的前沿,探索能进一步提高预报能力和精确度的新方法。欧洲中心将通过国际合作开展该项研究,对象包括成员国、合作国以及全世界的气象服务机构、大学和计算中心。尤其需要说明的是,欧洲中心将积极参与世界天气研究计划,关注高影响天气、极地预报和次季节至季节预报三个主要项目。欧洲中心也将在世界气候研究计划中与天气预报目标相关的领域开展工作。
为了评估欧洲中心研究的影响,特别是其对全球研究共同体的影响,我们制定了一个量化的目标,将包括出版、引用和项目申请成功率,特别强调的是合作研究的绩效指标。
A 地球系统模式
地球系统模式的开发,需要单独的地球各子系统与有助于提高天气预报能力的更多组成的共同发展。
模式开发
数值天气预报模式已经从分辨率粗糙的大气流动模式演变为高分辨率的、物理机制复杂的地球系统预报模式。当今预报模式能分辨的运动尺度达到数十千米,还包括与陆面和海洋的耦合。为了提高预报精确性,新的模式要素和更高的空间分辨率是相当必要的。


大气子系统的局限性之一,是目前无法明确分辨对流尺度的运动。湿对流运动提供了大部分大气垂直热传输和水汽传输,热带地区尤为明显。改进的热带模式对提高欧洲中期及延伸期预报能力至关重要。水平高分辨率、海洋及陆面耦合、以及对流尺度运动更好的表示方法对提高热带预报能力都是必要的。大气与海洋间的热通量取决于低层风和海洋的上升/沉降流。提高的精确度将通过更好的风场和更精确的海洋动力机制形成更精确的通量耦合模式。
下一个十年,认识物理过程的研究至关重要,它能带来更好的参数化描述次网格尺度过程,同样重要的还有表达模式不确定性方法的研究。辐射的三维效果变得重要以及极高分辨率的陆面模式变得可行,需要建立更高程度的尺度意识。云与气溶胶物理同陆面过程模式的发展也极其重要。
欧洲中心已开始设计一个更灵活的动力框架,现有的光谱和流体静力学模型的增强技术也在发展中。有效准确地处理非结构化网格数据的新数值方法将被开发出来,完全可压缩非静力平衡的方程系统也将投入研究。以上都将通过可扩展性计划与成员国及合作国的密切合作来开展。
地球系统成员
实现描述地球系统的整体模式框架包括大气、海洋、陆面以及冰雪圈无缝衔接的分析和预报能力是最重要的。这进一步意味着,对物理化学过程及大气—表面耦合的详细表示在所有特定的尺度和预测范围内是模式的重要组成部分。对更多地球子系统的观测资料的同化对于减少预报误差也是必要的。为覆盖地球系统模式和同化的各方面,与全世界领先的研究团体的合作是至关重要的。
此框架需要以计算上来说高效的方式对地球系统的多尺度特性加以考虑。欧洲延伸期预报将受益于改进的陆面耦合表示和对流层与平流层的相互作用(描述)的改进。此外,气溶胶浓度也显著影响地球系统能量平衡,因此对气溶胶更好的资料同化与模式的建立将有助于改进全球天气预报。
地球系统的再分析资料是用于验证和校准预报模式输出的基准数据。这些数据也被用于确定气候趋势,为世界各地大气和海洋的研究提供了一个基准的数据集。因此,为达到预测的目的而开发地球系统模型这一战略目标,与再分析数据集的开发和制作密切相关。无论是在耦合地球系统的同化发展方面还是在混合动力变分(集成)技术方面,再分析技术的发展也为新的数据同化方法提供了一个试验场。
B提升预报技巧
预测技巧的范围取决于模式的不确定性和初始状态不确定性。通过资料同化,观测信息将被用于减少初始状态的不确定性。为了预测预报技术的好坏,所有的不确定性因素都需要被量化。

资料同化
提前直到一年精确预测地球系统状态的关键,在于同时对模式和全球观测系统进行最优利用,以此来确定初始状态。我们的战略目标,是对混合资料同化的架构方面进一步投入,而这一架构包含了例如集合资料同化和集合卡尔曼滤波等变分(集成)技术。一个灵活框架允许对现有元素的科学和具有计算效率的变体作出客观评价,同时也允许新的数据同化算法的存在,我们把建立这样一个灵活的框架视为一个关键的起点。这种框架必须满足耦合的初始化要求,尤其对于海洋、海冰和陆地而言。同时,还必须通过提高并行性来保持一定的计算效率。增强物理复杂性是会带来好处的,而该技能为充分利用这一好处建立了基础,尤其是针对于不断增进的大范围预测技术。对水汽,云和降水观测资料使用度的增强,预计将约束水文循环过程。对大气成分(尤其是气溶胶和温室气体)观测资料的使用,将会使天气预报方面的工作直接受益。
增加的复杂性,还需借助一项研究的帮助,即探索对从用于观测地球系统的先进仪器中获得的观测数据进行有效利用。这些卫星仪器包括超谱探测器,还有一些用于探查云、降水、大气气溶胶、风和地表成分(例如土壤、植被、雪、海冰、湖和海洋)的主动和被动仪器。这一系列活动会继续与空间机构密切协调,并充分吸引科学界参与。
不确定性估算
预报技术所面临的挑战有一项不容忽视的部分,就是对分析内容和不确定性的评估。欧洲中心将推进一系列关于整体分析和预报完整集合的研究(在时间和分辨率上是连续的),并采用模式不确定性一致表示。在有更高地球系统复杂性介绍的前提下,更多精力会被放在对贴近物理过程不确定性的模式误差的规划上,以及这些误差在时间和空间尺度的演变上。这将建立在资料同化和模式诊断工具大量升级的基础上,从而系统地调查模式误差的来源。
与观测资料和观测算子有关的误差特性会以一些诊断工具作为依据,这些诊断工具从不断变化的观测系统中给出的模式和观测的不确定性,进而评估相对贡献率的大小。进一步的讲,对空间、时间误差相关性的更好理解,且作为电磁波长的一项功能,会让状态相关的配方和适应性数据在这些维度上采集到可用的样本。在可控的计算成本下,这一结果会是对观测信息开发利用技术的一次大幅度提升。
可预报性
长期可预报性将是欧洲中心进行研究的重点关注对象。找出能使某些地区(如欧洲)能提前一个月或一季度完成预报的主要因素(例如热带异常),已经成为一项主要前沿研究。地球系统子系统的加入,我们预计可以在这些时间尺度上受益。总的来说,初始条件和模式的改进将有助于延长有用可预报技巧的时间范围。更好地了解预报技术在不同地理区域和流动状态下的差异,了解预报技术如何因大气与长期稳定系统(如海洋和地表)耦合而受到影响,将有助于识别更多可预测的情况。在更大范围里,在大气-海洋-陆地的耦合系统里,获得初始状态和模式确定性传播的合理描述是很具有挑战性的,但是在这一方面能有进步的话,预测的能力预计将得到提高。在未来的十年里,研究的重点将放在地球系统模式可用预测信息的提取上,特别是放在如何识别那些可预测的潜在湍流扰动中。
发布全球预报
欧洲中心的两项主要目标之一是向合作方及欧盟成员国提供业务上的天气预报。它提供的一系列基于集合预报的分析与预测,描述可能发生天气现象的范围和几率,这类产品提高了产品质量的国际标准和业务可靠性。到2016年,平均而言,中期天气预报技术水平大约可以延伸到一个星期。而我们的目标是在2025年前做到提前两个星期预报高影响天气。通过开发无缝隙(seamless)方式,我们希望能够提前四周预测出大尺度天气形势以及天气型改变,并提前一年预测全球尺度的异常。
欧洲中心发布预报的两项主要目标:
实现这些目标,一方面能够通过在整个预报系统的各个部分中全面推行集合预报方法,来帮助欧洲中心更好的解决自身预报的不确定性问题;另一方面,它将通过开发一组概率判别得分来帮助监测和改进欧洲中心的预报技巧。
A 综合集成
为了进一步提高预报高影响天气的能力,我们旨在运行一个可以延展到两周的高分辨率的集合系统。一个基于科学的、计算的和可伸缩性的宏伟目标是使该系统在2025年前达到约5千米的水平分辨率。欧洲中心成员和合作国家指出,严重影响人身及财产安全的天气现象多发生在几千米之内的尺度上,而高分辨率对于该类现象的模拟是至关重要的。同时,高分辨率的好处关键在于通过借鉴各类更准确的观测资料,减少初始条件的误差,从而提高数值计算准确性——特别是在改善地面天气要素的描述中。集合方法的产生,主要是由于固有的预测不确定性以及充分捕捉极端天气概率的必要性以及为达到减小其潜在的灾难性后果的目的。
地球系统模式将尽可能保证它的各种组件和整个时间范围之间相一致。事实上,地球系统模式对天气预报的影响是现在公认的至关重要。其中包括诸如预报系统中的气溶胶等大气子系统,将与水文模型建立更加紧密的联系,从而改进天气预报。

随着欧洲中心朝着更加集成系统发展,预报将作为一个巨大集合,以最优的方式整合它的各种组件。如果整合可以增加预报价值,那么这些组件可能包括一系列决策、集合成员和初始化时间。通过加强对于整体预测的好处和他们所提供的丰富信息的培训,集合系统的使用将被广泛支持。
B 评估预报质量
预报更好的未来
预测恶劣天气和天气型转变对于欧洲中心的成员及合作方而言尤为重要,欧洲中心将积极应对相关的预测挑战并寻求发展。未来十年的战略目标是将具有经济和社会方面价值的极端风速预测和降水预测水平从现在的仅一周进入第二周的预测。另一个目标是将现有的对极端气温大致两周的预报能力扩大至平均提前三周预测热浪和寒潮。这些气象事件现状预测实例见15、16页。预测的时效性和运行可靠性对欧洲中心成员而言至关重要,并将长期处于较高地位。欧洲中心将通过欧盟成员国和合作方的努力,及时提高预报水平,并增强对生命和财产的保护。

认识预报优缺点
为了考量进步和做出相关的选择使预测绩效最大化,欧洲中心将开发并商定一组增强的概率得分,包括可能的目标。通常集合预测应该提供满足可靠性和凸显性标准的概率事件的估计。如果考虑所有过去的情况,预测特定的事件为给定概率,且该事件实际发生的概率相同,那么预测是可靠的。集合预测的另一理想属性为凸显性,利用这一概念,我们将准确性用最小化的概率分布的宽度特征来表示。另一个关注领域是天气预报中的显著日变换,因为这对于预报员而言是一大挑战。
判别得分将被用来综合评估预测性能。诸如改进资料同化、物理模型,精简成员、优化滞后的预测、提高分辨率等的科技发展都将在集合系统的相关得分基础上对操作实施进行评估。基于我们的经验和科学界的最新研究,通过开发一套更广泛的概率得分,我们可以尝试提供一些直接关系到战略目标的小目标。我们将通过合作方与欧盟成员国之间的合作,最终发展新的技能分数和性能目标。
预报改进的一个重要因素在于研究进展,诊断研究和欧洲中心成员反馈的相互作用。这种互动也将大大增加,并且这个循环的诊断组件将发挥更加突出的作用。
随着再分析在对过去事件预测初始化中的广泛利用,再分析的准确性将在预测输出(极端的预测指数,校准集合体)的一代和业务预测的验证中变得越来越重要。
维持高性能计算
欧洲中心需要高性能计算资源以策划研究和业务预测。针对未来十年的计算资源,我们面临两个主要挑战:

高性能计算能力对欧洲中心提供研究和预测方面起着重要的作用。解决可扩展性问题是十分有必要的,这可以使我们有效利用未来的计算技术并继续提升预报技能。
A 可扩展性
不断提高的模式复杂性与改进的分辨率必须是可扩展的,以有效利用未来高性能计算技术。因此可扩展性成为欧洲中心研究中重要的一部分,并在致力于在可扩展性计划中发展。该计划由欧洲中心与国家气象服务中心及计算技术业共同参与。
面向高分辨率地球系统模拟的演变衍生了在扩展性和操作方面的挑战,这样的挑战将由真正意义上新的科学和计算方法来解决。从观测输入到预测模拟、产品生成再到最终对成员国用户提供预报的过程中,各个环节中,可扩展代码都必不可少。下一代的高分辨率集合预报将比目前增加多个数量级,这将是更为庞大的数值计算任务;而可预报的的观测数据的大量增加无疑使之更复杂。就处理如动力内核、数值方法、计算机硬件及代码设计等元素的综合方法而言,范式转变也是必要的。这要求数值天气预报和计算科学进展在高效能算法和技术与数值精度及稳定性的交汇点上达成一致。开发未来异构计算机架构的研究项目已经启动,这将有利于在给出未来计算能力和数据处理的限制后,为最优模型做准备。
欧洲中心需要以合理的成本在未来计算机架构上运行一个拥有相当大维度的系统,以达到简化观测过程的目的,并且向广大欧洲中心合作者提供在严格时间限制下传播输出的带宽。国际通力合作汇集气象与地球系统模型创立者、计算机科学家和硬件开发人员,将会大力发展公共数字图书馆、工作流程配置、弹性管理与效率监测。这样的方式也将促成与支持未来硬件采购的硬件或软件提供者的共同发展的机会。

B 高性能计算
可用、有效、适应性强的高性能计算与数据档案设备是欧洲中心成功提供研究与操作策略的关键因素。
计算技术在研究中是科学的促成者,也是研究创新的驱动者。高性能计算领域正在飞速发展,如加速系统的使用与高记忆轻核带宽的使用等等新的范式相继出现。故欧洲中心将与主要供货商维持紧密的联系以便于理解他们的技术路线图并从中受益,同时与可能出现的新的突破性科技并进。新型计算机架构的成功开发会十分依赖于可扩展性计划的产出。
同样和未来科技使用挂钩的是能源效应和功率消耗的问题。绿色超算Green 500榜单,是根据计算机系统单位功率的运算能力量其性能的世界排行榜,其中,异构超级计算机占据前位,且这一趋势没有减弱的迹象。因此,新科技的研发很有可能在提供实用计算资源的同时,还要满足高效计算的要求。

与此同时,考虑到欧洲中心的基础设施的效率问题,我们将继续关注过程中的效率和效用。该问题的关键是将适当的行业最佳实践嵌入业务实践中去。我们不仅旨在简单地遵循标准,还致力于批判性地评估这些标准,学习并落实那些可以对欧洲中心的效率、效用和弹性真正发挥价值的部分。欧洲中心将携手各成员国继续探究计算基础设施的适应能力,其中包括强灾难恢复与业务连续性过程。
总之,本中心计算机技术的关键目标为:
• 提供适当水平的计算资源以满足研究、运营及成员国委员会的要求
• 适当地提供高效、实用、适应性强的符合行业最高标准的实践的计算资源
• 环境可持续发展

支持欧洲中期天气预报中心
为了支撑欧洲中心的研究、预报工作以及计算活动,经费与人力资源都必须很好地管理。在此领域中未来有两个主要的挑战是:
在非政府制度的前提条件下,欧洲中心预报工作以及研究任务需要一个高效的组织机构。工作人员以及高性能的计算设备对于欧洲中心是至关重要的,因此为了提供必要的支持,经费以及办公用房方面必须很好地完善与发展。
A 经费与人力
多样化的资金渠道
欧洲中心任务经费的基本来源是成员国以及合作国家的捐助。还有额外的一部分基金是欧洲中心借助其在数值天气预报的领先地位获得的,这部分基金能够促使它的策略规划任务更加快速地完成。欧洲中心将会认真管理这些多样化的经费支持来保证成员国以及合作国能够借助他们贡献给欧洲中心额外经费中捐赠受益,同时能够减少风险,确保欧洲中心能够在任务与目标上集中注意力。
对于欧洲中心来说,有重大的机会来继续获得外部研究经费进一步支持全部的研究计划。包括欧洲中心在内的气象行业团体在争取经费方面已经非常成功了,欧洲中心将继续与成员国与合作国的国家气象局以及其他机构合作,来协调并参与到研究团对中争取经费。这将是欧洲中心研究经费来源最重要但不是最主要的部分。
基于《第三方活动法》,外部经费支持的研究任务的成功使得欧洲中心有获得额外经费的机会,实现在研究基础上创造业务服务。这类经费将有助于支持与加强欧洲中心的基础设施建设,能够使得欧洲中心集中利用成员国与合作国的资金贡献继续发展数值天气预报研究与预报产品,进而使得成员受益。
欧洲中心致力于满足成员国的研究计划与预报产品所必须的高性能的计算要求,将进一步发展额外的可选项目。这些项目对于计算性能的要求应该是可以满足的,这已被许多成员国实施并证实了。
欧洲中心将会与成员国和合作国进一步密切合作来发展重大基金项目(比如说高性能计算能力的不断发展与将来的办公用房需要)的有效策略。欧洲中心已经意识到成员国与合作国在当前的经济气候下需要面对的这些问题。
吸引最优人才
欧洲中心的人才是它的关键资源。中心目的是引进、保留并激发工作人员,以实现其战略和保持它在中期数值天气预报的领先地位。欧洲中心将会依据其在数值天气预报研究与预报产品的世界领先地位这一声誉进一步引进最佳的应征人选来欧洲中心任职。然而,由于优秀人才日趋激烈的竞争以及当前的经济环境,欧洲中心必须确保它的人才招募、报酬、聘用条件的完善以及确保管理政策是先进的、目的是明确的,从而能够支持与保障欧洲中心的策略成功完成。
欧洲中心将会进一步与成员国、合作国以及国家气象局与大学等重要组织密切合作来促进欧洲气象界的人才流动。这一举措将使得欧洲中心能够从定期更新的专业技术与知识中受益,同时能够提供给工作人员通过国际合作的唯一平台进一步提升技能的机会。欧洲中心将会提供合作方延期合同来保留某些需要更长时间的关键技能。
除此之外,欧洲中心将会制定奖金计划使得顶尖的科学家与计算专家能够加入进来成为欧洲中心的研究人员。虽然是挂职制度,但是能够使得这些研究人员能够与欧洲中心一起将工作投入到双方都关注的重大问题上来,使得欧洲中心与国际有更充分地合作。
在合作组织的框架下,欧洲中心将会重新修改政策来确保他们能够提供更好地环境来吸引员工以及他们的家人。这些政策将会制定来支持员工在欧洲中心以及之后的职业生涯,培养能够激发员工们能够以共同的价值观、共同的目标以及清楚的宗旨一起为欧洲中心的所有目标共同努力的环境。
B 欧洲中期天气预报中心的办公用房
欧洲中心旨在为员工以及计算基础设施提供合适的办公环境。我们的办公环境需要在2040年前满足欧洲中心的预期要求,同时由于组织增加、人员数量以及高性能计算基础设施的不确定性允许有一定的灵活性。建筑应该使得以后的管理费用以及基础设施的维护费用最小化,而且必须具有一定的韧性以支持重要的IT与通讯设备,确保办公楼内人员的安全。欧洲中心将会通过实现最好的设计来使环境的负面影响最小化,同时采用可持续能源供应实现可持续工作、旅行以及操作实践等项目。欧洲中心由于靠近其他科学组织,将来能够更好地合作协同发展;这也就反映并加强了欧洲中心的科学技术工作文化内涵与理念,帮助欧洲中心吸引并留住高质量的国际人才来实现成功。
服务于成员国与合作国
提供世界领先的中长期天气预报,让成员国与合作国受益以及为它们的最终用户提供定制的天气服务是欧洲中心的核心。欧洲中心通过以下两种方式为业界服务:
欧洲中心所提供的服务必须以高效、及时方式提供。除了中期天气预报之外, 欧洲中心也承担提供气象数据库、计算设备、培训以及提供环境信息的任务。

A 成果与专业技术对成员国与合作国获得与利用
预报产品
通过与成员国与合作国的紧密合作,欧洲中心将制作适合使用者要求的预报产品。用户目前对于通过合适的交流与培训,得到的集合预报的压缩信息的需求不断增大,这些产品会将这些需求考虑在内。欧洲中心的概率预报产品将会保持通用性,比如采用中位数、集合平均以及排列、百分率,代表大尺度的集群模式以及状态转换的特征、异常、以及极端天气的表征,比如极端预报指数。欧洲中心也会帮助成员国与合作国的国家气象部门开发更加具体的用户定制产品。计算来源于欧洲中心集合预报具体的用户定制产品量也将变得有可能;这将使得资源更加有效地使用,减少需要被转化的数据量。对全球而言,欧洲中心将继续支持WMO以及具有共同利益的工作组并从中受益。欧洲中心也在寻求同其他国际机构建立关系的机会。欧洲中心也将支持WMO成员国的培训与能力的建设。
欧洲中心也将通过为成员国提供有限区域模式的初边条件加强其预报能力,这是这些成员国所需要的可选计划中的部分。这些被其他成员所操作的模式,提供了更高分辨率的预报以及使用额外的更精细化的观测资料。
尽管我们当前不能准确地提前预测30—60天的天气预报,但是月时间尺度的预报现在对于欧洲中心的用户来说变得越来越重要了。一个集合方法可以证实流量状况比其他要素更加具有可预报性。对于时间与空间进行合适的后期处理就能够将预报信号从难以预报的小尺度以及高频成分的噪音中分离出来。
校准将有助于实现最优校正以及不同产品的集合。欧洲中心将进一步追求提供时间尺度上的无缝预报产品,将使用重新预报以及其他方法进一步发展模式格点的校准。
在欧洲,开放数据对公民来说,已经被认定为更加繁荣的基石,而且对公共部门来说,在国家法律里,有很多强有力的方案可以变为开放数据政策(与PSI和INSPIRE类似)。
欧洲中心将会与成员国与合作国继续密切合作来发展包含上述方案的政策。我们会和我们的成员国与合作国一起朝着关于数据政策的奥斯陆宣言所制定的方向前进,确保将这样的改变合适地传递给我们的用户。有很多关键的问题会影响数据的达以及数据销售的未来资金来源,比如说时效性与性能,时空分辨率以及数据存储的大幅度增长。将来,通过公开访问系统数据很有可能变成免费下载。欧洲中心计划让用户投资可用的计算设备以及可靠的、被支持的定制接收服务。


数据存储、计算设备与软件
欧洲中心将会使用已经建立了多年的计算机网络基础设施,继续为团队提供数据资料存储与计算数据,这套设施是独立的欧洲资源,目前没有一个国家能够建立自己的设施。欧洲中心的计算设备是世界范围内致力气象服务的最大设备,主要用来高性能计算以及数据存储。 欧洲中心的气象资料库是同种类世界上最大的,它包含观测资料的长时间记录以及在其他地方无法找到的模式生成数据。因此它能够为成员国与合作国以及全球提供独特的资源,而且通过哥白尼气候数据存储这种优势会得到进一步加强。欧洲中心也将会通过提供实时预报数据来支持观测领域的研究活动,使得研究能够成功。由于数据量的增长速度已经超过数据转化的速度,基于数据的直接计算与更加广泛的按需计算将成为规划中逐渐增加的部分。
欧洲中心超级计算机容量的四分之一用于成员国任务的具体需要,比如说进行区域天气预报。欧洲中心为了成员国的使用,可能通过可选计划的机制,寻找扩展超级计算机容量的机会。除此之外,欧洲中心将与参与国及其他组织一起合作发展专业支持软件与相关的应用程序,从而提高效益成本比,所有的非IFS软件在开源许可证的环境下将将可用,欧洲中心也鼓励外部组织经费贡献,使得其充分利用团队为基础的发展。
培训
培训是欧洲中心任务的重要部分,也是这项规划的重要部分。在数值天气预报科学中的培训,是指使用预报与计算设备以及技术从而提高欧洲气象界的知识库。同时它也能够从各成员国中为欧洲中心招募人才扩大基础。它也对许多欧洲中心的合作者获得欧洲中心的预报产品起到很大的帮助。这项培训策略将欧洲以及其他地方的培训方案都包含在内,主要着眼于欧洲中心能够做的唯一贡献。为了完成欧洲中心实施的专门课程中面对面的培训,欧洲中心将会探讨发展一些不同的培训方式,例如电子学习以及远程教育的其他形式。有了更加丰富的培训经验,成员国与合作国可以有更多的选择来培训他们的工作人员,同时也确保了成本效益。除此之外,来自成员国与合作国的工作人员将有机会通过兼职的形式在欧洲中心工作,从而使他们获得新的技能以及培训与他们工作有关的新技术。OpenIFS方案也指出大学可以将全球数值天气预报模式的实践经验包含在他们的培训课程中来培训下一代科学家。

B 环境信息
作为全球天气模式,例如IFS已经发展成为更加全面的地球系统模式,有机会分析与预报自然环境的许多其他方面而不是仅仅局限于天气。欧洲各国的决策者、商人以及公民都十分强烈需要这种环境信息。哥白尼项目正是一个典型的例子。欧洲中心正在实施欧盟资助的气候变化与大气监测的服务作为第三方活动。除此之外,欧洲中心的计算机操作中心也在为欧洲洪水预警系统服务,这也是哥白尼应急管理服务的一部分。这些运作活动将欧洲中心为欧洲社会的附加值最大化。这些项目的产品能够使信息官方化与高质量化,比如说,气候变化、空气质量、大气污染以及洪水等信息对于欧洲公民都是可获得的。虽然环境信息同天气预报一样可以从相同的模式与观测框架中获得,但这并不能使欧洲中心转移对天气预报的重视,这与欧洲中心会议的方向以及欧洲中心的任务是一致的。
结 论
迎接未来几十年即将来临的挑战,我们要同个人、机构以及政府建立密切的合作关系。加强与当前成员国以及合作国的合作,在欧洲的核心地带以及全球组织与社交网络要保持强大的影响力,对新机遇保持开放的态度,所有的目标都将会实现。
欧洲中心是成员国与合作国所分享气象目标与任务汇聚的地方。它的责任是去没有一个国家敢独自去的地方;它是国力的补充,它能够满足成员们不同的需要,汇集34个国家的力量,带着共同的要实现目标,创造最好的全球数值天气预报。

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