我國(guó)已建成世界上規(guī)模最大、覆蓋最全的綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)和先進(jìn)的氣象信息系統(tǒng)，建成了無(wú)縫隙智能化的氣象預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，還將進(jìn)一步加快科技創(chuàng)新，做到監(jiān)測(cè)精密、預(yù)報(bào)精準(zhǔn)、服務(wù)精細(xì)，提高氣象服務(wù)保障能力，推動(dòng)氣象事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
“受偏南暖濕氣流和冷空氣的共同影響，12月15日，本市將有大雪、道路結(jié)冰和大霧天氣。預(yù)計(jì)19時(shí)前后，降雪開(kāi)始影響本市西南部地區(qū)，21時(shí)前后影響城區(qū)，23時(shí)前后降雪覆蓋全市，且將持續(xù)到明天中午前后。全市大部分地區(qū)有大雪，降水量5至8毫米……”
這是北京市氣象臺(tái)12月15日17時(shí)左右發(fā)布的最新天氣會(huì)商結(jié)果。盼了一天的雪姑娘，終于在19時(shí)前后如期而至，率先由房山良鄉(xiāng)飄起的小雪花拉開(kāi)帷幕。
常言說(shuō)天有不測(cè)“風(fēng)云”，而如今，得益于氣象觀測(cè)與預(yù)報(bào)技術(shù)的進(jìn)步，人們切身體會(huì)到：天氣預(yù)報(bào)越來(lái)越準(zhǔn)了。全國(guó)24小時(shí)晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率已達(dá)87%，暴雨預(yù)警準(zhǔn)確率達(dá)到88%，強(qiáng)對(duì)流預(yù)警時(shí)間提前至38分鐘，可提前3至4天對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑做出較為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)……這樣的準(zhǔn)確度和高效率究竟是如何“煉”成的?
監(jiān)測(cè)產(chǎn)品更多元
7顆風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星在軌運(yùn)行，點(diǎn)亮了廣袤無(wú)垠的太空，數(shù)以萬(wàn)計(jì)的地面觀測(cè)臺(tái)站匯成片片綠洲。如今，我國(guó)“天—地—空”一體化綜合氣象觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)越織越密。那么，這些觀測(cè)收集來(lái)的數(shù)據(jù)都去哪兒了?
由中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心打造的綜合氣象觀測(cè)產(chǎn)品平臺(tái)——天衍系統(tǒng)不斷完善升級(jí)，實(shí)時(shí)為預(yù)報(bào)服務(wù)提供種類(lèi)豐富、質(zhì)量可靠的綜合氣象觀測(cè)產(chǎn)品。
2018年，天衍系統(tǒng)在河北、山西、江蘇等10個(gè)省份試點(diǎn)應(yīng)用。系統(tǒng)以“現(xiàn)在天氣”“綜合觀測(cè)”“監(jiān)測(cè)預(yù)警”為3條主線，形成了重要天氣和氣象要素的多源觀測(cè)產(chǎn)品，覆蓋八大類(lèi)氣象觀測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)，并具備個(gè)性化深度定制區(qū)域監(jiān)測(cè)預(yù)警信息和多雷達(dá)流數(shù)據(jù)產(chǎn)品同步顯示功能。目前，該系統(tǒng)已在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。
“觀測(cè)設(shè)備更新?lián)Q代，我們提供的觀測(cè)信息也不再是簡(jiǎn)單的氣溫、氣壓、風(fēng)速、濕度等，而是通過(guò)多源融合等方式，開(kāi)發(fā)多種強(qiáng)天氣識(shí)別特色產(chǎn)品。”探測(cè)中心數(shù)據(jù)質(zhì)量室副主任趙培濤說(shuō)。
2019年，天衍系統(tǒng)全面升級(jí)改版，取得了不俗的成績(jī)。8月初，臺(tái)風(fēng)“利奇馬”對(duì)我國(guó)東部造成巨大影響。“風(fēng)云衛(wèi)星從太空俯瞰臺(tái)風(fēng)，天衍系統(tǒng)則通過(guò)‘全息’級(jí)別實(shí)況數(shù)據(jù)，制作三維產(chǎn)品形象展示出‘利奇馬’登陸時(shí)的立體狀態(tài)，為業(yè)務(wù)人員刻畫(huà)出臺(tái)風(fēng)的真實(shí)結(jié)構(gòu)。”探測(cè)中心數(shù)據(jù)質(zhì)量室業(yè)務(wù)首席李肖霞說(shuō)。
“通過(guò)要素之間相互組合、相互校驗(yàn)，我們推出的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，不管是交通部門(mén)還是旅游部門(mén)等都可以應(yīng)用，填充相對(duì)應(yīng)的道路或景點(diǎn)信息，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和預(yù)報(bào)，同時(shí)我們也可以針對(duì)用戶(hù)需求，提供個(gè)性化觀測(cè)服務(wù)。”趙培濤表示，天衍系統(tǒng)以增強(qiáng)探測(cè)產(chǎn)品核心技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，在強(qiáng)天氣監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)從以直接觀測(cè)為主到遙感觀測(cè)全面接入，系統(tǒng)功能逐步完善，產(chǎn)品精度顯著提高，在監(jiān)測(cè)產(chǎn)品深度融合的基礎(chǔ)上，應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)一步拓展，助推預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率提升。
數(shù)值預(yù)報(bào)更精準(zhǔn)
“過(guò)去我們常用的中尺度預(yù)報(bào)模式分辨率最高只能到10公里，在這種形勢(shì)下想要捕捉強(qiáng)對(duì)流、極端天氣的身影仍有難度，也很難做出精細(xì)化的溫度、降水等氣象要素預(yù)報(bào)。”中央氣象臺(tái)首席預(yù)報(bào)員陳濤說(shuō)。
陳濤把數(shù)值預(yù)報(bào)模式分辨率比作一張捕魚(yú)的“網(wǎng)”，分辨率不夠就相當(dāng)于網(wǎng)眼粗了，只有把“網(wǎng)”織得更密，才能杜絕小局部極端天氣等“漏網(wǎng)”。
今年6月，我國(guó)自主研發(fā)的新一代中尺度3公里分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)模式(GRAPES—Meso)正式投入業(yè)務(wù)化運(yùn)行，向全國(guó)各氣象臺(tái)提供預(yù)報(bào)應(yīng)用產(chǎn)品。
陳濤告訴記者，提高預(yù)報(bào)模式分辨率意味著更多的觀測(cè)數(shù)據(jù)支撐、更大的運(yùn)算量，以及要面對(duì)更不可靠的預(yù)報(bào)穩(wěn)定性。“預(yù)報(bào)網(wǎng)格每細(xì)化1倍，計(jì)算量將至少是原先的8倍，為了保證計(jì)算精度，還得相應(yīng)調(diào)整模式計(jì)算和物理方案。從應(yīng)用情況看，3公里預(yù)報(bào)模式顯然比10公里要更加準(zhǔn)確。”
練就過(guò)硬本領(lǐng)，不怕時(shí)間檢驗(yàn)。面對(duì)9月9日那場(chǎng)席卷華北地區(qū)的大范圍降雨，常規(guī)數(shù)值預(yù)報(bào)模式判斷北京僅是這場(chǎng)大尺度系統(tǒng)性降水過(guò)程中一個(gè)不起眼的存在。然而，3公里預(yù)報(bào)模式卻顯示，北京局部地區(qū)被高亮的紅色強(qiáng)降雨區(qū)覆蓋，醒目異常。“這種局地的暖區(qū)降水只有3公里預(yù)報(bào)模式才能報(bào)出來(lái)。”強(qiáng)天氣預(yù)報(bào)中心高級(jí)工程師唐文苑說(shuō)。
3公里預(yù)報(bào)模式還在其他行業(yè)“大展拳腳”。以航空預(yù)報(bào)為例，飛機(jī)起飛降落時(shí)容易受到近地面風(fēng)力影響，有風(fēng)險(xiǎn)隱患。借助3公里預(yù)報(bào)模式，可以提供更精細(xì)準(zhǔn)確的邊界層風(fēng)場(chǎng)影響預(yù)報(bào)。
“我們正在進(jìn)一步探索和攻關(guān)，以達(dá)到預(yù)報(bào)誤差、預(yù)報(bào)時(shí)效、計(jì)算能力這三者間的平衡。”陳濤說(shuō)。
氣象服務(wù)更細(xì)致
曾幾何時(shí)，氣象部門(mén)發(fā)布城鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)，內(nèi)容只包括2400多個(gè)城鎮(zhèn)的天氣現(xiàn)象、高低溫和風(fēng)速風(fēng)向預(yù)報(bào)，頻次也只是一天3次，預(yù)報(bào)的時(shí)間和空間精度遠(yuǎn)不夠高。
2018年12月，我國(guó)氣象預(yù)報(bào)服務(wù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的“一張網(wǎng)”網(wǎng)格預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)運(yùn)行，把各個(gè)城市所在區(qū)域分解成許多個(gè)5公里×5公里甚至1公里×1公里的網(wǎng)格，對(duì)每個(gè)網(wǎng)格里的天氣情況進(jìn)行預(yù)報(bào)。網(wǎng)格化預(yù)報(bào)的精細(xì)不僅體現(xiàn)在空間上，還反映在可以每天更高頻次更新和發(fā)布上。公眾可以隨時(shí)隨地了解自己當(dāng)前所處位置是什么樣的天氣，還可以知道未來(lái)一小時(shí)或幾小時(shí)包括降雨量、氣溫和濕度等要素的變化。
當(dāng)然，氣象服務(wù)早已不再局限于預(yù)報(bào)氣溫、風(fēng)和降水，而是把氣象和生活的方方面面相結(jié)合，衍生出了穿衣指數(shù)、晨練指數(shù)、護(hù)膚指數(shù)、洗車(chē)指數(shù)、花粉過(guò)敏指數(shù)、蚊子指數(shù)等公眾氣象服務(wù)產(chǎn)品，甚至在福建有星空預(yù)報(bào)，在吉林有霧凇預(yù)報(bào)，在黃山有云海預(yù)報(bào)，在新疆昭蘇有彩虹預(yù)報(bào)……
中國(guó)氣象局局長(zhǎng)劉雅鳴在新中國(guó)氣象事業(yè)70周年座談會(huì)上表示，必須加快科技創(chuàng)新，做到監(jiān)測(cè)精密、預(yù)報(bào)精準(zhǔn)、服務(wù)精細(xì)，提高氣象服務(wù)保障能力，持續(xù)發(fā)揮氣象防災(zāi)減災(zāi)第一道防線作用，推動(dòng)氣象事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
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