“‘三維、秒級、多要素’冬奧氣象監測網絡和‘分鐘級、百米級’預報服務系統建成?!薄岸瑠W預報示范計劃集成顯示平臺正式上線?!薄岸瑠W會氣象服務保障各項工作準備就緒?!薄?/span>捷報頻傳,振奮人心!
面向北京2022年冬奧會和冬殘奧會(以下簡稱“北京冬奧會”),氣象工作者以一張張山地立體加密監測網,一套套高精度、無縫隙、精細化預報服務系統,一項項賽事專項服務產品,破解了一個又一個氣象服務保障難題,形成一套自主可控的高精度山地氣象監測預報服務技術,以實際行動踐行加快建設氣象強國、實現科技自立自強的目標與初心。冬季奧運會的冰雪項目多在室外進行,對氣象條件要求苛刻。在此之前,北京冬奧會延慶、張家口賽區氣象觀測數據嚴重不足,特殊賽事所需的觀測要素、數據更是一片空白。面對復雜地形和極端天氣氣候條件,賽事服務保障的第一環——實時精細觀測數據獲取迎來挑戰。2017年8月,中國氣象局冬奧會氣象服務領導小組將“探測系統專項計劃”確定為冬奧會氣象服務行動計劃的首項任務,“三維、秒級、多要素”冬奧氣象監測網絡建設啟動。

4年來,賽道自動氣象站、S波段天氣雷達、激光測風雷達、微波輻射計等探測設備相繼落成。“賽道出發點、起跳點、結束點等重要點位均設有探測設備,監測數據可為分析賽區氣象要素空間分布特征、開展預報服務及賽事調控提供重要支撐。”北京市氣象探測中心副主任張曼說。
以冬奧賽場為核心,氣象部門在北京城區、延慶和張家口賽區及周邊建設各種現代探測設施441套,實現了超精細“復雜山地+超大城市”一體的“三維、秒級、多要素”冬奧氣象綜合監測。在此基礎上,氣象人精益求精。以張家口賽區為例,跳臺滑雪、空中技巧等高騰空、高難度、高風險項目對氣象立體監測提出更高要求,但賽區極端天氣條件對設備穩定運行影響極大,探測系統專項計劃負責人王宗敏經多次比對,決定將風廓線雷達更換為極端條件下穩定性更好的激光測風雷達,確保監測數據準確可靠。依托探測設備開展的冬奧氣象立體加密觀測試驗也在同步進行。通過試驗,氣象部門掌握了山地賽區及周邊山谷局地尺度和賽道微尺度的立體加密氣象觀測資料,可用于揭示山地賽場復雜地形下中、小、微尺度的三維氣象場特征。
北京冬奧會是歷史上首次在大陸性季風氣候帶舉辦的冬奧會,氣象保障工作少有經驗可借鑒,幾乎算得上零起步。事實上,冬季復雜地形下的邊界層小微尺度氣象學問題堪稱國際氣象界的難題。而北京冬奧會兩大賽區地形復雜,天氣變化快、影響大,局地小氣候特征突出,做好賽事精細化預報預警難度極大。如何達到奧組委提出的“分鐘級、百米級”精準預報要求?圍繞不同賽事對氣象條件要求和風險閾值區別,氣象部門在國家重點研發計劃“科技冬奧”專項項目的支持下,以北京睿圖模式體系為核心,自主研發了冬奧氣象短臨預報核心技術支撐體系,首次實現復雜地形下100米分辨率、逐10分鐘快速更新的冬奧關鍵氣象要素0~24小時高精度客觀集成預報。
以高山滑雪項目為例,賽程僅為1到2分鐘,運動員速度最高可達每小時140公里,當賽場風速超過每秒18米時須立即停止賽事。定點的分鐘級預報對賽事調控,以及尋找賽事“窗口期”的支撐作用十分關鍵。
山地雪上項目對光照、強風、低能見度及山區不同海拔高度降水類型及其轉換時間等均有極高要求。因此,以我國自主研發的GRAPES數值預報模式為核心的冬奧1~10天短中期客觀天氣預報,以及利用深度學習、大數據挖掘等人工智能技術形成的冬奧0~10天無縫隙定點氣象預報服務產品,可為賽期安排提供科學依據。攻關難題,氣象人群策群力。1月25日,冬奧預報示范計劃集成顯示平臺上線,22家單位50余個預報產品上線測試運行。氣象部門通過征集國內優秀的高分辨率數值預報模式和客觀預報系統,為冬奧氣象服務團隊提供“智力”保障。北京城市氣象研究院副院長陳明軒介紹,各家預報產品還將經過嚴格測試考評和一段時間的實時檢驗,再由冬奧氣象服務團隊通過實時應用檢驗評估,優中選優確定最終應用于冬奧氣象服務的預報產品。冬奧會是世界規模最大的冬季綜合性運動會,賽前籌備、賽事安排、外圍保障、應急救援、公眾觀賽等環節與氣象要素密切相關。既要面向冬奧組委、國際奧委會及各單項組織、媒體、運動員、全球公眾等群體,又要兼顧雪務、交通、醫療救援等專項,氣象服務覆蓋面廣、側重點多,要求極高。如何滿足多樣化需求,保障北京冬奧會“精彩、非凡、卓越”?立足保障冬奧氣象服務生命線,氣象部門建成以國家氣象信息中心為樞紐,支撐北京城區、延慶、河北張家口三大賽區的信息網絡,實現冬奧數據服務互聯互通、數據共享;建成異地實時備份的高性能計算資源,整體網絡性能提升5到15倍;建設“專網+云端”視頻會商系統,實現中央氣象臺、北京市氣象局、河北省氣象局及賽區現場實時會商。
圍繞公眾觀賽、交通保障、直升機救援、專項服務產品等需求,氣象部門重點開展了冬奧氣象智能服務及風險預警技術研發,如依托人工智能技術開發的冬奧氣象服務智能化圖文表加工技術,能自動生成專項服務材料,極大提升了各類專項服務的工作效率。面對復雜地形,氣象部門開展固定目標區小尺度人工增雪作業條件監測識別研究,建成冬奧雪務專項氣象預報預測系統及高分辨率云降水顯示預報系統,為賽區雪務保障提供10到30天的定制化延伸期預報服務。
圖為賽事服務組預報員制作比賽日氣象服務專報。王旭海 攝影
保障北京冬奧會“精彩、非凡、卓越”,氣象人獨具匠心。陳明軒表示:“我們將打磨核心技術、優化支撐系統,用豐碩成果為冬奧氣象保障服務提供最好的科技‘底氣’。”可以預見,這些經過冬奧檢驗的珍貴成果,也將成為助推氣象事業發展寶貴財富。
文章來源:中國氣象局微信公眾號