光明日報記者 崔興毅

　　國家高山滑雪中心和國家雪車雪橇中心所在的北京延慶賽區(qū)，冬季氣溫寒冷，體感溫度時常低于零下20攝氏度。除了嚴寒將考驗運動員的身體素質(zhì)外，風向、風速、濕度、溫度等氣候因素可能影響運動員的發(fā)揮，以及比賽安排。因此，能否對天氣進行精密監(jiān)測、精準預(yù)報，開展精細服務(wù)，成為北京冬奧會能否成功舉辦的影響因素之一。瞄準冬奧氣象服務(wù)這塊“金牌”，國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”項目（氣象）負責人陳明軒揭秘了北京冬奧氣象里的科技密碼。

　　核心技術(shù)多項從零起步

　　“對天氣的精密監(jiān)測、精準預(yù)報和精細服務(wù)，是北京冬奧會成功舉辦的決定性因素之一?！标惷鬈幐嬖V記者，北京冬奧會氣象保障服務(wù)的高標準要求就是：“一場一策”“一項一策”，需要將客觀化、自動化的預(yù)報做到“百米級、分鐘級”。

　　據(jù)陳明軒介紹，從氣象的角度講，北京冬奧會是近20年內(nèi)唯一一次在大陸性冬季風主導(dǎo)的氣候條件下舉辦的冬奧會，山地賽場的特點就是大風多、干冷，而往屆冬奧會主要在海洋性氣候條件下舉辦，氣象特點是雨雪多、能見度差。“氣候特征決定了北京冬奧會的特殊難題就是山地小尺度的風和溫度的精密監(jiān)測、精準預(yù)報，而這在國際上都是尚未解決的氣象難點之一?！标惷鬈幷f，縱觀歷屆冬奧會的氣象服務(wù)保障，國際上沒有成熟的、適用于北京冬奧會的可移植技術(shù)方案，加上中國冰雪運動起步較晚、國際冬季重大體育賽事氣象服務(wù)保障技術(shù)經(jīng)驗缺乏，所以此次北京冬奧會的氣象服務(wù)保障挑戰(zhàn)大、科技攻關(guān)難度高，很多技術(shù)我國可以說是從零起步。

　　“從北京冬奧會氣象保障的要求來說，氣象保障服務(wù)需要做到空間百米級網(wǎng)格的預(yù)報，預(yù)報時效至少需要達到10天，這就是研發(fā)團隊需要攻克的特殊難題?！标惷鬈幹赋?，從大氣科學可預(yù)報性的角度說，空間越精細、預(yù)報時段越長，預(yù)報難度越大，更何況在地形復(fù)雜的山區(qū)，除了需要預(yù)報常規(guī)的風速風向、溫度、濕度、降水外，還需要提供冬奧關(guān)注的陣性大風、能見度、降水相態(tài)、雪面溫度等特殊氣象預(yù)報，所以難度就更大。

　　“自2016年開始，在北京市科技計劃前期支持以及國家重點研發(fā)計劃‘科技冬奧’重點專項后期支持下，逐步形成了由十幾家單位200多名科技骨干和預(yù)報人員共同組成的冬奧氣象科技攻關(guān)團隊，開展冬奧氣象精密監(jiān)測和精準預(yù)報核心科技研發(fā)?！标惷鬈幷f。

　　4年攻關(guān)實現(xiàn)多個“首次”

　　歷經(jīng)4年科技攻關(guān)，冬奧氣象科技團隊研發(fā)出了高精度數(shù)值天氣預(yù)報模型、多源氣象數(shù)據(jù)快速集成融合模型、大氣渦流尺度數(shù)值模擬計算模型、人工智能誤差訂正模型等關(guān)鍵技術(shù)方法，構(gòu)建了冬奧氣象“百米級”預(yù)報技術(shù)體系，形成了冬奧高精度氣象預(yù)報系統(tǒng)“睿圖—睿思”，實現(xiàn)了冬奧山地賽場的0~10天“百米級”網(wǎng)格氣象預(yù)報以及冬奧關(guān)鍵點位的0~10天定時、定點、定量氣象預(yù)報，多項技術(shù)填補國內(nèi)空白，核心技術(shù)完全自主可控。

　　“在往屆冬奧會期間，客觀氣象預(yù)報基本以千米網(wǎng)格為主，時間更新頻率是半小時至1小時。在國內(nèi)，目前的高精度數(shù)值天氣預(yù)報模型的網(wǎng)格分辨率最高是3公里，部分發(fā)達地區(qū)客觀預(yù)報的網(wǎng)格距可以達到1公里，時間更新頻率基本是1小時或者3小時?！标惷鬈幷f，北京冬奧會高精度氣象預(yù)報的空間網(wǎng)格分辨率達百米級，時間更新頻次達分鐘級。精細化氣象預(yù)報達到了質(zhì)的飛躍。

　　人工智能預(yù)報技術(shù)是國際上第一次在冬奧會氣象服務(wù)保障中獲得應(yīng)用。陳明軒介紹，冬奧會氣象保障服務(wù)需要0至10天內(nèi)的高精度氣象預(yù)報作為支撐，需要做到“定時、定點、定量”的氣象預(yù)報，而在地形復(fù)雜山區(qū)的這種小尺度精準氣象預(yù)報本身就是國際氣象界的一道難題，既有的現(xiàn)代數(shù)值天氣預(yù)報模型和傳統(tǒng)的技術(shù)方法有時存在較大的誤差，因此就需要借助人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過對海量的數(shù)值天氣預(yù)報模型預(yù)報數(shù)據(jù)和大量的氣象觀測數(shù)據(jù)進行“再解讀”，從而實現(xiàn)客觀氣象預(yù)報的“再訂正”，提升冬奧氣象預(yù)報的精準度。

　　陳明軒告訴記者，目前，經(jīng)國際專家聯(lián)合推薦，我們的科技冬奧項目已納入世界氣象組織高影響天氣預(yù)報示范項目，可以為國際高影響天氣預(yù)報技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用提供中國經(jīng)驗。

　　　成果應(yīng)用前景廣闊

　　“‘分鐘級、百米級’氣象服務(wù)目標，是基于冬奧賽事實際需求及賽場具體環(huán)境提出的。山地氣象預(yù)報本身就是國際公認的難題?！标惷鬈幗榻B，海拔落差每100米，氣象環(huán)境就有天壤之別；翻過一道山梁，又是另一番光景。山區(qū)天氣變化規(guī)律也極為復(fù)雜。但恰恰只有這種地形環(huán)境，才能滿足冬季賽事的比賽需求。

　　“因此，面臨較高預(yù)報難度及豐富氣象要素的預(yù)報需求，我們提出‘分鐘級、百米級’目標。通過近年來的技術(shù)鉆研和模式研發(fā)，氣象部門目前已能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜地形下100米分辨率、逐10分鐘快速更新的冬奧關(guān)鍵氣象要素預(yù)報，滿足賽事保障條件?！标惷鬈幷f。

　　氣象與國家發(fā)展和民生息息相關(guān)?！芭c國際同類型產(chǎn)品相比，我們的技術(shù)自主可控，形成的相應(yīng)數(shù)據(jù)產(chǎn)品具有更高的時空精度和預(yù)報精準度?！标惷鬈幈硎?，在后冬奧時代，冬奧氣象科技成果及其在冬奧會的應(yīng)用經(jīng)驗和解決方案等，可在氣象預(yù)報服務(wù)精準度提升方面發(fā)揮更大效益，對新時期國家重大活動保障、大城市安全運行、災(zāi)害天氣預(yù)報預(yù)警和極端災(zāi)害天氣應(yīng)對、城市防洪排澇、城市交通等方面將起到重要支撐作用。

　　“未來還可在我國新型能源，特別是風能、太陽能領(lǐng)域獲得應(yīng)用，提升新能源開發(fā)和應(yīng)用的氣象服務(wù)能力，助力我們國家能源結(jié)構(gòu)低碳化，推動碳達峰、碳中和目標的實現(xiàn)?！标惷鬈幷f。

　　《光明日報》（ 2022年01月27日 16版）