集合预报系统相对于确定性的单一预报而言能够提供更多的信息,预报价值也远远超过了确定性预报,从而成为公认的最具潜力的数值天气预报方法之一,并获得了广泛的关注和巨大的发展。集合预报的一个关键技术点是初始扰动的生成。利用奇异向量生成初始扰动是基于非线性动力学中的有限时间不稳定理论的一种有效方法。本文对该方法所涉及到的切线性和伴随模式的理论和开发、奇异向量的计算、初始扰动的具体生成方法给出了详细分析,并在全球谱模式下对初始扰动的生成给出了一种设计。集合预报的一个核心计算是对数十个初始样本采用确定性数值模式进行预报。每一个样本的计算都是一次数值预报,对计算资源有较高要求,并且样本间的计算都是独立的,因此特别适合在网格环境采用分布式方式组织计算。本文在气象网格环境下以服务化的思想给出了集合预报系统的一种实现框架,并给出了服务化的实现细节。针对对所有初始样本进行模式预报这一阶段,给出了有效的调度算法,该算法基于生产者-消费者模型,能够实现服务层之间和服务内部应用的双层并行计算。文章分析了该方法的特点,给出改进,并得到了数值试验的验证。