北京冬奧天氣預報網格精細到百米級 更新頻次提高到分鐘級

　　北京冬奧天氣預報網格精細到百米級，更新頻次提高到分鐘級

　　精細氣象服務 助力精彩冬奧(深度觀察)

　　舉世矚目的北京冬奧會，即將拉開帷幕。

　　習近平總書記強調，經過幾年努力，各項籌備工作基本就緒，我們完全有信心、有能力為世界奉獻一屆精彩、非凡、卓越的奧運盛會。

　　應對天氣風險是歷屆冬奧會組織管理的重要內容，氣象服務是保障北京冬奧會順利舉辦的一項重要工作。面對複雜山地氣象精準預報等國際公認難題，北京冬奧申辦成功後，中國氣象局等相關部門第一時間啟動了籌備工作，組建氣象服務核心團隊，在以往人跡罕至的陡坡、山頂佈下精密氣象監測網。在國家重點研發計劃“科技冬奧”專項等的支援下，組織科技攻關團隊，研究複雜山地天氣氣候特點，攻克世界性山地氣象精準預報技術難題。冬奧專職氣象預報團隊連續5年開展冬季實戰預報訓練，積累了大量經驗，精細氣象服務將助力北京冬奧精彩舉辦。

　　攻克難題——

　　氣象服務保障從零起步，複雜山地做百米級預報

　　沿著蜿蜒的山路，記者來到了小海陀山半山腰。小海陀山是北京冬奧會延慶賽區所在地，山頂海拔2198米，是高山滑雪項目的滑降起點。 剛走近賽道，雪粒就向記者臉上飛撲而來，風夾著雪粒直往脖子裏灌。雪來自不遠處賽道上的4個造雪機，它們正把剛造的雪“鋪”到賽道上。

　　“風速約每秒8米，體感溫度零下10攝氏度，西北風、南風等陣風較多。”冬奧北京氣象中心延慶賽區氣象服務組副組長時少英站在風雪中，作出了實況判斷。她和另一名預報員負責這裡的高山滑雪賽事氣象服務。她告訴記者：“造雪機造雪的時間點、方位參考了預報資訊，力求最佳造雪效果。”

　　這是時少英在小海陀山度過的第五個冬天。如今她成竹在胸，這裡變幻莫測的氣象要素，已被她和同事們琢磨得越來越透。

　　然而，2017年剛接到任務時，時少英卻覺得“壓力巨大”。

　　小海陀山是複雜山地地形，“一天變四季”“百米不同天”，有時山上飄著雪花，延慶城區卻是晴天。

　　複雜山地的氣象預報是國際公認難題，隔著一道山脊，氣象環境就可能有很大區別。小海陀山高山滑雪賽道處於背風坡，亂流多，不規律；山頂滑降起點、山腰起跳點、山腳結束點的氣溫、風速差別極大。要在1至3公里長的賽道上進行百米級預報，幾年前我國預報員的經驗幾乎是零。

　　北京冬奧會是近20年來、唯一在大陸性冬季季風主導的氣候條件下舉辦的冬奧會，賽區處於複雜山地中，要做百米級預報才能滿足賽事需求，這在國際上前所未有。

　　張家口賽區國家跳臺滑雪中心預報員段宇輝介紹：“大風天氣對跳臺滑雪和北歐兩項影響較大，尋找到小于每秒4米風速的賽時窗口期，成為預報中最大的難點。”首鋼滑雪大跳臺是北京賽區唯一室外場地，“對48米、25米跳臺的逐小時陣風預報，是一個巨大挑戰。”北京賽區首鋼滑雪大跳臺現場預報員杜佳告訴記者。

　　因各類賽事需求不同，北京冬奧氣象保障服務明確了“一場一策”“一項一策”的原則。“縱觀歷屆冬奧會，與北京冬奧會的天氣氣候特徵、冬奧氣象保障側重點均差異顯著，國際上沒有成熟的、適用於北京冬奧會氣象服務保障的技術方案可以借鑒或複製，加上我國冰雪運動起步較晚，缺少冬季重大國際體育賽事氣象服務保障經驗，可以説，北京冬奧會的氣象服務幾乎是從零起步。”國家重點研發計劃“科技冬奧”專項(氣象)負責人陳明軒説。

　　精密監測——

　　在陡峭山頂建氣象站，形成“三維、秒級、多要素”立體監測網路

　　鏟一鏟雪、邁一小步……張家口賽區氣象裝備保障團隊隊長幺倫韜和4名隊員，向著山頂攀爬，山坡雪深，腳下時不時打滑。他們要攀登到山頂“雲頂一號”氣象觀測站，增設備用設備。

　　監測是氣象預報的第一步。賽區氣象觀測站是專門為冬奧氣象監測建設的，與氣象衛星、天氣雷達以及其他多種非常規探測儀器，形成嚴密的“地、空、天”立體監測網，獲取全面的賽區氣象實況數據，為提高預報預測能力提供重要的基礎觀測。

　　“雲頂一號”是張家口賽區建站難度較大的站點之一。它位於自由式滑雪空中技巧賽場上方，周圍坡度超過45度，又陡又滑，冬季連雪地摩托都難以抵達。工作人員只能每人背著20多斤重的裝備，套上冰爪，從積雪中鏟出一條路，一步一步攀登上山頂。

　　坡陡路滑，一旦滾落，可能有生命危險。這樣的險境，幺倫韜和隊友們不是第一次遇到。“從7年前開始，我們就以冬奧賽場為核心，在陡坡、山頂上建站、維護。”他説。

　　2019年12月，小海陀山降下暴雪，競技三號自動氣象站卻出現故障。這個氣象站處於離山頂不遠的陡坡上，車輛無法到達。延慶賽區氣象保障團隊成員高猛和同事徒手搬運重達60斤的蓄電池，爬上覆蓋亂石和冰雪的陡坡，終於把備件搬運到故障站點。維修設備時不能戴手套，完成工作後，高猛的手指腫大了一圈，手背凍紫了幾處。下山時他們發現鞋裏全是雪水，雙腳都已凍僵。

　　“氣象站一般建在賽道邊陡坡上，有些建在懸崖邊上。除了應急維修，每隔10天還要去進行常規維護。”冬奧北京氣象中心延慶賽區氣象服務組副組長張曼説。

　　在延慶賽區，記者跟隨工作人員登上了海拔1300米的競技八號氣象站。氣象站所處坡面非常陡，坡面上只有沙土和亂石。記者沿著工作人員在坡上踩出的泥坑，手腳並用，才爬到了氣象站點。

　　“騾馱人揹運設備，餓了就吃點乾糧。7年來，我們累計新建、改建、遷建氣象站95次，按時獲取了各賽道氣象觀測資料。”張家口市氣象局辦公室主任樊武説，“遇到風霜雨雪天氣時，氣象工作者常常需要逆行而上，去現場進行檢修、維護。”

　　如今，包括賽道氣象站在內，3個賽區裏建成441套現代立體觀測設施，加上各類天氣雷達、氣象衛星，形成了“三維、秒級、多要素”立體監測網路，實現了冬奧賽區的精密監測。

　　實戰演練——

　　觀測降雪不同粒子形狀，摸準賽區天氣“脈動”

　　寒潮、大風、降雨……2021年11月6日早上8時，北京冬奧會降雪粒子科學觀測實驗小組成員聚集在張家口賽區會商室，等著降雪出現。

　　為了提高賽區降雪預報準確率，預報員持續數年進行實地觀測實驗，採集氣象數據。雨雪、大風是對比賽影響較大的山地天氣，因此，雨雪、大風來臨之時，是最好的觀測期。

　　“雨轉雪了！”11時55分，天上開始降雪。小組成員立刻分為3組，輪流到室外冒著雨雪開展觀測。每小時觀測一次，24個小時不間斷，共採集了24組數據。

　　“我們觀測拍攝了150多張照片，得到了不同粒子形狀、凇附程度的雪水比，為研究賽區山地降雪機理、開展雪深預報積累了觀測基礎。”降雪粒子科學觀測實驗小組組長范俊紅介紹，團隊還製作了賽區地面降雪粒子圖集。

　　當天，X波段雙偏振雷達車也同時就位，6名預報員在寒潮中堅守了22個小時，全面記錄了降雪過程的雷達回波特徵。這些觀測資料有助於提升預報員對賽區降雪規律的科學認識和預報預測能力。

　　近年來，這樣的賽區觀測試驗開展了無數次。張家口賽區雲頂場館群首席預報員李宗濤説：“通過觀測，張家口賽區氣象預報服務團隊建立了賽區高影響天氣個例庫，構建了‘夜間增溫’‘冷湖效應’及‘山地降雪’的物理概念模型。團隊研發的基於機器學習、動態偏差訂正等賽場氣象要素客觀預報方法，已在多項賽事中得到檢驗和應用。”

　　北京冬奧會3個賽區的專職預報員，總共達到52名。除了北京、河北兩地氣象部門的預報員，還有多名從山西、內蒙古、遼寧、吉林、黑龍江等地氣象部門抽調的優秀預報員，中央氣象臺也派出5名預報員進駐一線。從2017年開始，這些預報員每年冬天在賽區開展實戰訓練。

　　以前賽區天氣資料較少，預報員們開展大量實地調研，觀測、收集數據，摸清賽區的天氣特點。他們調研的辦法很“笨”：每週去爬山，從山腳、山腰到山頂，從早上、中午到晚上，分區域、分時段收集氣象要素數據。風雪來臨時，整日整夜觀測是常有的事。作出預報之後，還要實地再觀測、驗證、訂正，以此不斷提高預報準確率。

　　近年來，氣象服務保障團隊已經歷了多次實戰考驗。2020年1月，原定於1月18日至19日舉行的第十四屆全國冬季運動會高山滑雪競速類項目賽事改期進行，這個重大調整正是參考了賽區氣象服務團隊的預報資訊。

　　當年1月8日，氣象部門就預計18日小海陀山可能有大風天氣。之後逐日滾動追蹤天氣系統變化，經會商做出了“18日至19日預計將有大風天氣，賽區陣風風速超過20米/秒”的預報，並向競賽組織方及時彙報，賽事因此提前到16日至17日舉行。隨後兩天，小海陀山果然颳起了大風！

　　硬核突破——

　　核心技術完全自主可控，實現“百米級、逐10分鐘更新”

　　想起兩個多月前那場雪，陶亦為和李琛仍感到興奮不已。

　　2021年10月，“相約北京”系列冬季體育賽事測試賽和測試活動展開，延慶賽區現場氣象預報團隊首席預報員陶亦為和李琛進駐國家雪車雪橇中心，開展測試賽現場氣象保障服務。

　　11月21日早上會商時，陶亦為和李琛作出了下午有降雪的預報。根據高精度天氣預報模型、實戰經驗、人工智慧預報技術驗證，兩名預報員認為這場降雪不會形成積雪，對當天將要舉行的雪車雪橇比賽沒有影響。

　　下午4時，飄雪如期到來。然而，1個小時過去了，2個小時過去了，3個小時過去了……這場雪遲遲沒有停下的苗頭。

　　“當時怕預報有偏差，影響晚上賽事進行。”陶亦為和李琛心裏越來越緊張。於是，每隔半小時，兩人就去場館外，摸摸地面，看看有沒有積雪。晚上8時，雪終於停了，地面沒有積雪！兩人心裏的石頭總算落了地。

　　“準確的預報，來自於實地調研、多年冬訓，來自於高精尖觀測設備，來自於‘百米級、逐10分鐘更新’等硬核技術的強力支援。”預報員們説。

　　自2016年開始，在北京市科技計劃以及國家重點研發計劃“科技冬奧”專項支援下，由十幾家單位200多名科技骨幹和預報人員組成的冬奧氣象科技攻關團隊逐步形成，緊鑼密鼓開展冬奧氣象精密監測和精準預報核心科技研發。

　　經過艱苦攻關，高精度數值天氣預報模型、多源氣象數據快速整合融合模型、預報誤差人工智慧訂正模型等關鍵技術方法陸續研發成功，構建了冬奧氣象“百米級”預報技術體系，形成了冬奧高精度氣象預報系統“睿圖—睿思”，實現了冬奧山地賽場的10天之內“百米級”網格氣象預報，以及冬奧關鍵點位的10天之內定時、定點、定量氣象預報，多項技術填補國內空白，核心技術完全自主可控。

　　陳明軒介紹，往屆冬奧會氣象預報以千米網格為主，每半小時至1小時更新，“北京冬奧會氣象預報網格精細到100米甚至67米，更新頻次最高為10分鐘，實現了質的飛躍，為‘一場一策’‘一項一策’冬奧氣象服務保障提供強有力的科技支撐。”

　　人工智慧預報技術首次在冬奧會中應用，通過對海量氣象觀測數據和數值天氣預報數據“再解讀”，對客觀氣象預報“再訂正”，進一步提升了冬奧氣象預報的精準度。目前，國家重點研發計劃“科技冬奧”專項氣象項目已納入世界氣象組織高影響天氣預報示範項目，為國際相關技術研發和應用提供中國經驗。

　　“今後，冬奧氣象科技攻關的成果及其應用經驗、解決方案將持續發揮效益，保障我國冰雪運動開展，在國家重大活動保障、大城市安全運作、災害天氣預報預警和應對等方面起到重要支撐作用。此外，還將應用於新能源特別是風能、太陽能領域，助力我國如期實現碳達峰、碳中和目標。”中國氣象局有關負責人表示。

　　■記者手記

　　優質氣象服務滿足美好生活需要

　　在大陸性冬季季風主導的山地賽區，提供優質氣象服務保障實屬不易。北京冬奧氣象服務保障團隊數年如一日，扛起重擔，攻堅克難，捕捉風雲之變，精測賽區天氣，研發出“百米級、分鐘級”預報産品，成功經受了各類測試賽考驗，為北京冬奧會精彩舉行做好了準備。

　　辦好北京冬奧會、冬殘奧會，是中國向國際社會作出的莊嚴承諾。經過幾年艱苦努力，氣象服務保障等各項籌備工作基本就緒，我們完全有信心、有能力為世界奉獻一屆精彩、非凡、卓越的奧運盛會。

　　隨著冬奧熱度持續上升，我國冰雪運動“南展西擴東進”，越來越多的人走上冰場雪場，“冷冰雪”成為“熱運動”，實現了“帶動3億人參與冰雪運動”的目標。未來，北京冬奧氣象科技攻關的顯著成果和寶貴經驗，將保障冰雪運動順利開展，持續為建設體育強國、增強人民體質作出貢獻。

　　冬奧氣象科技攻關的成果和經驗，將惠及經濟社會發展多個領域。如今，各行各業、人民群眾對氣象服務的需求越來越多，要求越來越高。適應和減緩氣候變化，防禦和減輕氣象災害，開發和利用氣候資源，都離不開高品質的氣象服務。持續提高氣象預報預測水準，堅持“一年四季不放鬆，每個過程不放過”的氣象服務理念，不斷拓展氣象服務領域，我們一定能以更豐富、更優質的氣象服務産品，滿足人民群眾日益增長的美好生活需要，助力高品質發展。

　　本報記者 李紅梅