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    數值天氣預報(Numerical Weather Prediction)的主要內容就是研究大氣運動的基本物理規律的數學表達式--流體動力學和熱力學方程組，以及求解這個方程組的數值計算方法。從數學上看，上述求解過程要解決一個初值問題，要通過求解方程組獲得未來大氣運動狀態的準確數據，就需要有一定密度的地面、高空氣象觀測網來提供大氣實時的氣象要素數據作為方程組的初始輸入值，而求解大氣方程組的計算量巨大，必須依賴於高性能計算機。
　　數值預報開始於上個世紀20年代，以1922年英國數學家Richardson的《Weather Prediction by Numerical Process》一書為標誌。人們把Richardson的工作認為是現代數值預報的開始，也稱為數值預報發展的第一個裡程碑。1950年，Charney等人計算出了歷史上第一張數值預報天氣圖，如圖1。這一結果的公布被人認是數值預報發展的第二個裡程碑。而此時所用的計算工具是一臺可編程序式的電子數字積分計算機，ENIAC。在許多書籍中都把這臺機器稱為"現代計算機之父"。
　　藉助於計算機的出現，從Charney成功工作開始，數值預報步入了繁榮發展的時期。雖熱第一次的數值預報成功的計算出現在美國，但第一次的數值預報業務是1954年9月，在瑞典首先進行的。而六個月之後，美國也開始進行實時的數值預報業務。現在數值預報在天氣預報中發揮著越來越重要的作用。

圖1世界上第一張成功的數值天氣預報圖：500mb高度場和渦度場(引自《氣象簡編》)

圖2說明了一個數值預報產品製作的過程。

    數值預報的發展依賴於高新科學技術的發展，探空技術及先進的探測技術的發展為預報提供了必要食糧；通訊技術的發展為業務預報資料的收集提供的必要的手段；動力氣象和天氣學的發展為各種模式的發展提供了理論；計算機和計算技術的發展是NWP實現的必備工具。
　　數值預報水平的高低已經成為一個國家氣象現代化水平的重要標誌。目前世界上主要的發達的數值預報中心有：英國、法國、德國、日本、澳大利亞等幾乎所有的發達國家的天氣預報都在很大程度上越來越依靠數值預報的結果。
　　1982年2月16日，我國第一個數值預報業務系統--短期數值天氣預報業務系統(簡稱B模式)在中型計算機上建立並正式投入業務應用，結束了我國只收用國外數值預報產品的歷史。1991年6月15日，我國第一個中期數值預報業務系統(簡稱T42)在CYBER大型計算機上建立並正式投入業務運行。這一系統的建成使我國步入了世界少數幾個開展中期數值天氣預報的先進國家行列。近十多年數值預報又有了大踏步進展，2002年9月1日建立了全球T213L31全球中期分析預報系統(簡稱T213)，預報水平有了質的飛躍。中國氣象局現階段由T213L31、Grapes_Meso、全球檯風路徑數值預報、T106L19中期集合預報和NMC中尺度數值預報系統構成NWP基本業務體系結構。
　　北京市氣象局日常預報業務中除參照中國氣象局、歐洲中心、日本傳真圖等數值預報指導產品外，與美國大氣研究中心合作，引進了中尺度模式MM5，並進行了本地化改進，從2000年起投入業務運行，目前可預報華北及京津地區氣象要素短時間的連續變化(48小時，空間解析度27/9/3 km區域)，如氣溫、風、相對溼度、降水量等間隔3小時的預報。

圖3 中尺度模式預報北京地區16個站溫、溼、風、海平面氣壓填圖

圖4  中尺度模式預報量五維顯示(3km區域)(位置示意圖)