冬奧氣象保障實(shí)現(xiàn)“百米級(jí)”預(yù)報(bào)支撐

北京冬奧氣象科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)挑戰(zhàn)現(xiàn)代氣象預(yù)報(bào)技術(shù)天花板

天氣是歷屆冬奧會(huì)成功舉辦的決定因素之一。北京冬奧會(huì)由于舉辦地氣候條件與往屆不同，更是面臨國(guó)際上尚未解決的氣象難點(diǎn)。盡管如此，冬奧氣象科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目“冬奧會(huì)氣象條件預(yù)測(cè)保障關(guān)鍵技術(shù)”等項(xiàng)目支持下，歷經(jīng)四年研發(fā)形成“冬奧智慧氣象預(yù)測(cè)保障系統(tǒng)”，向現(xiàn)代氣象預(yù)報(bào)技術(shù)的天花板發(fā)起挑戰(zhàn)，自主研發(fā)多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，有效支撐北京冬奧會(huì)對(duì)氣象保障提出的“一場(chǎng)一策、一項(xiàng)一策”的高標(biāo)準(zhǔn)要求，將客觀化、自動(dòng)化的氣象預(yù)報(bào)做到了“百米級(jí)、分鐘級(jí)”。

200多名科研人員

挑戰(zhàn)氣象預(yù)報(bào)“天花板”

冬奧會(huì)約七成是室外項(xiàng)目，賽程安排、舉辦、觀賽、救援、交通、媒體轉(zhuǎn)播等諸多環(huán)節(jié)都與氣象條件密切相關(guān)。舉例來說，高山滑雪時(shí)運(yùn)動(dòng)員的速度最高可達(dá)140公里/小時(shí)，對(duì)賽道附近風(fēng)速風(fēng)向的變化非常敏感，賽道附近的能見度要求必須大于2公里；跳臺(tái)滑雪要求在風(fēng)力小于等于4米/秒的前提下舉行；冬季兩項(xiàng)和單板滑雪則要求氣溫不得低于-18℃。平昌冬奧會(huì)期間，就因?yàn)樘鞖庠蛟斐?7項(xiàng)賽事調(diào)整、1項(xiàng)取消。

不僅如此，“冬奧會(huì)氣象條件預(yù)測(cè)保障關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、北京城市氣象研究院副院長(zhǎng)陳明軒告訴北京青年報(bào)記者，從氣象的角度講，北京冬奧會(huì)是近20年來唯一一次在大陸性冬季風(fēng)主導(dǎo)的氣候條件下舉辦的冬奧會(huì)，氣候特征決定了氣象保障面臨的難題是山地小尺度風(fēng)和溫度的精密監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)預(yù)報(bào)，這在國(guó)際上都是尚未解決的氣象難點(diǎn)之一。所以北京冬奧會(huì)的氣象保障挑戰(zhàn)大、科技攻關(guān)難度高，很多技術(shù)可以說是從零起步。

盡管面臨巨大挑戰(zhàn)，北京冬奧會(huì)仍然對(duì)氣象保障服務(wù)提出了高標(biāo)準(zhǔn)要求：“一場(chǎng)一策”，甚至“一項(xiàng)一策”，需要將客觀化、自動(dòng)化的預(yù)報(bào)做到“百米級(jí)、分鐘級(jí)”，為前方氣象預(yù)報(bào)團(tuán)隊(duì)提供最精準(zhǔn)、精細(xì)的氣象科技支撐產(chǎn)品，需要做到空間百米級(jí)網(wǎng)格的預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)時(shí)效至少需要達(dá)到10天——這樣的氣象保障服務(wù)可以說挑戰(zhàn)了現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)的天花板。

為此，在“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)等科技項(xiàng)目共同支持下，北京城市氣象研究院聯(lián)合十幾家科研單位的200多名科技骨干和預(yù)報(bào)人員，共同組成冬奧氣象科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，為冬奧前期籌備、為舉辦一屆安全、精彩的冬奧盛會(huì)貢獻(xiàn)了氣象智慧。

多項(xiàng)自主研發(fā)技術(shù)

打造“百米級(jí)”氣象預(yù)報(bào)

往屆冬奧會(huì)，客觀氣象預(yù)報(bào)基本以千米網(wǎng)格為主，時(shí)間更新頻率是半小時(shí)至1小時(shí)。在國(guó)內(nèi)，目前的高精度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型的網(wǎng)格分辨率最高是3公里，部分發(fā)達(dá)地區(qū)的網(wǎng)格距可達(dá)到1公里，時(shí)間更新頻率基本是1小時(shí)或3小時(shí)。而北京冬奧會(huì)高精度氣象預(yù)報(bào)的空間網(wǎng)格分辨率最高是67米，時(shí)間更新頻次最高是10分鐘，精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)達(dá)到了質(zhì)的飛躍。

這是冬奧氣象科技團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)四年攻關(guān)的成果。團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了高精度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)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(jì)算模型、預(yù)報(bào)誤差人工智能訂正模型等關(guān)鍵技術(shù)方法，構(gòu)建了冬奧氣象“百米級(jí)”預(yù)報(bào)技術(shù)體系，形成了冬奧高精度氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)“睿圖-睿思”，實(shí)現(xiàn)了冬奧山地賽場(chǎng)的0-10天“百米級(jí)”網(wǎng)格氣象預(yù)報(bào)，其中0-24小時(shí)預(yù)報(bào)更新頻率做到了10分鐘一次最新預(yù)報(bào)。“百米級(jí)”網(wǎng)格氣象預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)時(shí)間間隔也可以做到10分鐘至1小時(shí)不等。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了冬奧關(guān)鍵點(diǎn)位的0-10天定時(shí)、定點(diǎn)、定量氣象預(yù)報(bào)。其中，多項(xiàng)核心技術(shù)系自主研發(fā)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

“百米級(jí)”網(wǎng)格氣象預(yù)報(bào)技術(shù)和人工智能氣象預(yù)報(bào)技術(shù)在2021年“相約北京”系列冬奧測(cè)試賽期間獲得了實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。特別是2021年2月份，賽區(qū)經(jīng)歷了幾乎所有冬奧賽事高影響天氣，76項(xiàng)比賽、55項(xiàng)官方訓(xùn)練中，由于天氣原因調(diào)整比賽8項(xiàng)、官方訓(xùn)練4項(xiàng)。以冬奧最困擾的陣性大風(fēng)為例，通過技術(shù)應(yīng)用，三個(gè)賽區(qū)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率平均提升都在10%左右，有效排除了影響運(yùn)動(dòng)員成績(jī)和比賽安全問題的氣象因素。

冬奧氣象科技成果

未來將繼續(xù)造福民生

經(jīng)國(guó)際專家聯(lián)合推薦，“冬奧會(huì)氣象條件預(yù)測(cè)保障關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目目前已經(jīng)納入世界氣象組織高影響天氣預(yù)報(bào)示范項(xiàng)目，可以為國(guó)際高影響天氣高精度預(yù)報(bào)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用提供中國(guó)經(jīng)驗(yàn)。

不僅如此，在后冬奧時(shí)代，冬奧氣象科技成果及其在冬奧會(huì)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和解決方案等，還可以在氣象預(yù)報(bào)服務(wù)精準(zhǔn)度提升方面發(fā)揮更大效益，對(duì)新時(shí)期國(guó)家重大活動(dòng)保障、大城市安全運(yùn)行、災(zāi)害天氣預(yù)報(bào)預(yù)警和極端災(zāi)害天氣應(yīng)對(duì)、城市防洪排澇、城市交通等方面會(huì)起到重要支撐作用。

例如，“百米級(jí)、分鐘級(jí)”氣象預(yù)報(bào)技術(shù)經(jīng)改進(jìn)后，在2021年慶祝中國(guó)共產(chǎn)黨成立100周年系列重大活動(dòng)氣象保障中發(fā)揮了核心支撐作用。該成果還可以用于國(guó)內(nèi)冰雪運(yùn)動(dòng)氣象保障，促進(jìn)冰雪產(chǎn)業(yè)配套服務(wù)能力提升；可以在新型能源，特別是風(fēng)能、太陽(yáng)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，助力國(guó)家能源結(jié)構(gòu)低碳化，推動(dòng)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。（雷嘉）