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、精準預報，開展精細服務，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、精準預報和精細服務，是北京冬奧會成功舉辦的決定性因素之一。”陳明軒告訴記者，北京冬奧會氣象保障服務的高標準要求就是：“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?！皻夂蛱卣鳑Q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保障技術(shù)經(jīng)驗缺乏，所以此次北京冬奧會的氣象服務保障挑戰(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，氣象保障服務需要做到空間百米級網(wǎng)格的預報，預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?，從大氣科學可預報性的角度說，空間越精細、預報時段越長，預報難度越大，更何況在地形復雜的山區(qū)，除了需要預報常規(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”預報技術(shù)體系，形成了冬奧高精度氣象預報系統(tǒng)“睿圖—睿思”，實現(xiàn)了冬奧山地賽場的0~10天“百米級”網(wǎng)格氣象預報以及冬奧關(guān)鍵點位的0~10天定時、定點、定量氣象預報，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。”陳明軒說，北京冬奧會高精度氣象預報的空間網(wǎng)格分辨率達百米級，時間更新頻次達分鐘級。精細化氣象預報達到了質(zhì)的飛躍。

　　人工智能預報技術(shù)是國際上第一次在冬奧會氣象服務保障中獲得應用。陳明軒介紹，冬奧會氣象保障服務需要0至10天內(nèi)的高精度氣象預報作為支撐，需要做到“定時、定點、定量”的氣象預報，而在地形復雜山區(qū)的這種小尺度精準氣象預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)值天氣預報模型預報數(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)客觀氣象預報的“再訂正”，提升冬奧氣象預報的精準度。

　　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報示范項目，可以為國際高影響天氣預報技術(shù)研發(fā)和應用提供中國經(jīng)驗。

　　　成果應用前景廣闊

　　“‘分鐘級、百米級’氣象服務目標，是基于冬奧賽事實際需求及賽場具體環(huán)境提出的。山地氣象預報本身就是國際公認的難題。”陳明軒介紹，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，面臨較高預報難度及豐富氣象要素的預報需求，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)。“與國際同類型產(chǎn)品相比，我們的技術(shù)自主可控，形成的相應數(shù)據(jù)產(chǎn)品具有更高的時空精度和預報精準度?！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用經(jīng)驗和解決方案等，可在氣象預報服務精準度提升方面發(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、災害天氣預報預警和極端災害天氣應對、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)域獲得應用，提升新能源開發(fā)和應用的氣象服務能力，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）