01
NWP概述
什么是数值天气预报？大气运动基本方程组、数值预报的发展历程与里程碑。
基础发展史
02
大气运动方程组
连续方程、运动方程、热力学方程、水汽方程，以及方程的简化与尺度分析。
动力核心尺度分析
03
数值离散化方法
有限差分法基础、常用差分格式（前差、后差、中心差）、稳定性与收敛性分析。
差分稳定性
04
时间积分方案
显式方案（欧拉法、蛙跳法）、隐式方案（Crank-Nicolson）、半隐式方案及其在NWP中的应用。
时间步进半隐式
05
空间网格与坐标系
水平网格（Arakawa A-E网格）、垂直坐标（地形追随坐标、等压面坐标）、网格分辨率选择。
网格Arakawa
06
初始条件与资料同化
资料同化的基本概念、最优插值法、三维变分（3D-Var）、四维变分（4D-Var）原理。
同化变分
07
边界条件
全球模式与区域模式的边界处理、海绵边界、嵌套边界、辐射边界条件。
边界嵌套
08
物理过程参数化（一）
辐射传输参数化（短波、长波辐射）、云与降水微物理过程。
辐射微物理
09
物理过程参数化（二）
积云对流参数化（Kuo方案、Arakawa-Schubert方案）、边界层参数化。
积云边界层
10
物理过程参数化（三）
陆面过程参数化（土壤湿度、植被、积雪）、次网格地形效应。
陆面次网格
11
谱方法基础
球谐函数展开、谱变换技术、谱模式与格点模式的对比。
谱方法球谐
12
全球谱模式
ECMWF IFS模式架构、谱截断方式（三角截断、菱形截断）、高斯网格。
ECMWF截断
13
区域中尺度模式
WRF模式架构介绍、动力核心（ARW与NMM）、模式编译与安装。
WRFARW
14
WRF预处理系统（WPS）
geogrid静态地理数据、ungrib气象数据解码、metgrid水平插值。
WPSgeogrid
15
WRF模式运行
namelist.input配置详解、模式积分流程、并行计算（MPI与OpenMP）。
namelist并行
16
WRF后处理与可视化
NCL/Python绘图基础、变量提取（wrf-python）、常用诊断量计算。
可视化wrf-python
17
集合预报原理
集合预报的基本思想、初始扰动生成方法（BGM、SV、EnKF）、集合产品解读。
集合扰动
18
模式误差与偏差订正
系统性偏差来源、统计后处理（MOS、卡尔曼滤波）、概率预报校准。
偏差MOS
19
可预报性与混沌理论
Lorenz系统与蝴蝶效应、可预报性极限、奇异向量与增长模。
混沌奇异向量
20
高分辨率区域预报
对流可分辨模式（3-5km）、显式云微物理方案、对流的显式模拟。
高分辨显式对流
21
资料同化进阶
集合卡尔曼滤波（EnKF）、混合同化（Hybrid 3D/4D-EnVar）、观测算子。
EnKF混合同化
22
卫星与雷达资料同化
卫星辐射率资料（ATOVS、IASI）、雷达反射率与径向风同化、云检测。
卫星雷达
23
数值预报产品检验
确定性预报检验（RMSE、相关系数、ETS评分）、概率预报检验（Brier评分、ROC曲线）。
检验评分
24
模式物理过程调优
参数化方案敏感性试验、单柱模式（SCM）调试、物理参数调优案例。
调优SCM
25
业务化运行流程
数据获取与预处理、模式运行自动化（Crontab/Workflow）、产品分发与监控。
业务自动化
26
机器学习在NWP中的应用
物理信息神经网络（PINN）、数据驱动后处理、深度学习替代参数化。
AIPINN
27
耦合模式
海-气耦合（SST反馈）、陆-气耦合（土壤湿度-降水反馈）、气溶胶-云相互作用。
耦合海气
28
季节与次季节预报
MJO预报、ENSO预报、多模式集合（MME）、动力-统计结合方法。
季节MJO
29
极端天气事件预报
台风路径与强度预报、暴雨落区预报、强对流天气临近预报。
台风强对流
30
未来展望
公里尺度全球模式、非静力平衡模式、Exascale计算与AI融合、数字孪生地球。
未来数字孪生