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把脉风云 从及时准确到精准智能

发布日期:2019-11-26 09:27    

从以手工绘制天气图为主,到以数值预报为主、多种方法综合运用的人机交互一键式发布预报预警;从传统的定性分析方法,到自动化、客观化、定量化的预报分析方法……新中国成立70年来,我国预报预测技术不断跨越升级,预报预测产品持续推陈出新。

抚今追昔,方知来路之多艰。在尚无卫星、雷达、数值模式、超级计算机的年代,气象预报预测工作的嫩芽艰难成长。而今,我国已构建无缝隙、格点化精细气象预报业务体系,天气预报预测准确率大幅提升,不断为增进人民福祉、促进我国经济社会发展增添新活力。

从经验预报到现代天气预报 挂心百姓安危锤炼业务能力

19497月,第6号台风格罗里亚GLORIA)在我国东部沿海肆虐——长江水怒涨,海潮汹涌而至,江海堤岸多处决口,造成上海、江苏、浙江等地百姓伤亡。

20147月,超强台风威马逊登陆广东湛江,带来长达十多小时的狂风暴雨。但根据精准预报,湛江提前部署,创造了零死亡的防台风奇迹。

70年来,每一次台风来袭时,气象工作者的牵挂和紧张都不曾减少半分,但不断提高的预报预测水平让他们逐渐多了一份从容和自信。近年来,我国台风路径预报24小时误差稳定在70公里左右,各时效预报全面超过美国和日本,达国际领先水平。

不仅是台风预报,降水、雷电、雾-霾、沙尘等预报预测准确率也整体得以提升。

1998年,长江发生全流域性大洪水。当时,中央气象台和绝大部分省级气象台对重大灾害性天气预报成效明显好于上世纪80年代。在党和政府的领导下,广大军民奋勇抗洪,使得灾害造成的损失大大减少,最终取得了抗洪斗争的重大胜利。

201999日,一场大范围降雨裹挟雷电席卷华北地区。预报员熟练运用分辨率3公里的GRAPES预报模式,通过严密的观测网迅速捕捉到了其踪迹。随着暴雨、雷电气象预警信号齐发,各防御部门紧急联动,将一场局地致灾性暴雨的影响消弭于无形。

从经验预报方法到现代天气预报方法,从粗略的定性分析到客观、定量化预报,再到如今无缝隙全覆盖的智能天气预报,70年来,在党中央和国务院的领导下,气象预报预测系统日益完善,气象预报预测水平不断提高,气候业务能力显著增强:全国24小时晴雨、最高气温、最低气温预报准确率分别达86.7%80.4%84.5%,暴雨预警准确率提高到88%,强对流预警时间提前量达38分钟,台风路径预报水平继续保持世界领先;全国雾-霾过程预报准确率达80%以上,雾-霾网格预报时效延长至5天;能见度和PM2.5浓度预报时效延长到10天,重点区域月大气污染过程预测准确率达73%。在气候预测方面,2018年国家级月降水预测评分69.4分,月平均气温预测评分为81.1分;汛期降水预测评分76分,气温预测评分为95分,均为历史最好成绩。

预报预测能力不断提高,服务效益也越发显著。我每天都仔细看天气预报,现在预报越来越准确了。杂交水稻之父袁隆平如此肯定。根据精细化气象预报,我们实施精准灌溉、精准施肥,可达到节水、增效、增产的目的。河南省许昌市种粮大户张秋红这样赞许。

预报预测永无止境。坚持以人民为中心的发展思想、以气象现代化建设为抓手、不断提高预报预测准确率始终是气象工作者执著守护的生命线、始终不变的抉择。这一切,都是为了实现人民对美好生活的向往。2018年,全国气象服务公众满意度为90.8分,创历年来新高。

从站点到格点 打造无缝隙全覆盖的智能天气预报

气象服务广惠百姓的背后,是天气预报技术的快速发展。回首70年,我国天气预报经历了从定性预报、描述性预报向数字化、格点化预报升级的过程。

曾经,气象部门主要针对2400多个城镇发布天气现象、高低温和风速风向预报。如今,我国已建立了分辨率为5公里的实况分析和智能网格预报业务,一天两次发布11天至30天、24小时间隔的温度、相对湿度、风向风速、日降水和日最高最低气温预报,单独制作城镇乡镇站点预报早已成为历史。

目前,我国已初步构建包括天气监测、中尺度分析、临近预报、短时预报、短期预报、中期预报和延伸期预报等在内的无缝隙天气预报业务体系。预报精细化程度显著提高,实现了由单一天气尺度分析向综合分析的转变;降水预报实现了由定性的落区向定点、定量的格点化转变;基本实现灾害性天气监测预警和30天时效的预报服务,以及全国陆地5公里(责任海区10公里)、未来10天气象要素格点预报业务化运行。

气象事业发展之初,制作天气预报以天气图为主要工具,需要填图员把数以万计乃至数十万计的数据、符号一个个填在天气图上,再由预报员进行手工分析。观测数据缺乏,计算工具简单,预报结论主观性强。

1996年,中国气象局组织开发的新一代天气预报人机交互处理系统(MICAPS)投入业务运行,不仅实现从手工作业向人机交互的转变,还大大提高了中短期天气预报的效率,标志着我国气象信息综合分析处理系统的研发能力踏上新台阶。

如今,我国自主研发的MICAPS4.0正式业务运行,并在31个省份推广应用。以MICAPS为核心的智能天气预报发展迅猛,台风、寒潮、暴雨等重大灾害性天气预报效率大大提升;MICAPS-GFE1.2实现业务化运行,可订正包括降水、气温、风等全部要素,初步实现网格预报全业务支持。

经验的积累,科技的进步,对先进技术手段的更好运用,可以让预报员更好地应对雨情汛情!中央气象台首席预报员何立富说。

从站点到格点,无缝隙全覆盖的智能天气预报业务呈百花齐放之态——

2014年,中央气象台首次发布智能网格预报产品;2017年,北京、天津、上海、福建、广东、海南及陕西率先开始正式发布智能网格预报。福建02小时基于雷达图像光流法外推的分钟降水预报分辨率达1公里;广东未来10天温度、风、降水量、云量等陆地预报要素分辨率可达2.5公里;天津未来72小时内包括气象要素和灾害性天气落区在内的气象预报分辨率均达到1公里;陕西智能网格预报的空间分辨率达3公里,未来两天预报可逐小时发布……

放眼广袤海洋,我国沿海各省份均建立了沿岸海区精细化气象要素预报和强对流天气临近预警业务,针对139个岛屿、54条航线、67个港口、7个渔场和石油平台开展了精细化预报,部分省份气象部门还开展了港口梯度风、阵风预报等特色预报业务。

从引进国外到自主创新 数值预报助力感知环球凉热

新中国成立70年来,天气预报新技术日新月异,而支撑业务发展的关键核心技术当属数值预报。

1956年,我国数值预报研究刚刚起步。而在发达国家,数值预报应用已经遍地开花。改革开放以后,我国通过引进国外技术,逐步建立起比较完整的数值预报业务体系,并经历了T106T213T639的逐步升级。

随后,气象研发团队在深入理解和借鉴国外先进经验的基础上,找到了适合国情的数值预报自主研发方案,一次次完成重大核心攻关任务,终将中国印记刻在数值预报这柄利器之上——

2001年,中国气象局开始自主研发新一代全球/区域通用数值天气预报系统GRAPES,并在区域模式上取得成功;2006年,GRAPES区域数值预报业务系统(GRAPES-Meso)正式投入业务运行;2016年,印刻着中国智造GRAPES全球预报系统(GRAPES_GFS V2.0)正式投入业务运行;如今,GRAPES全球四维变分同化系统和全球集合预报系统实现业务运行。至此,一套完整的GRAPES数值预报体系在我国建立。

中国气象工作者沿着自主研发道路坚定前行,已经基本建立由全球中期天气预报模式、中尺度数值天气预报模式、全球集合预报系统、热带气旋路径数值预报模式等组成的数值天气预报业务体系,数值天气预报水平显著提高。

随着中国气象局在2017年被正式认定为世界气象中心,GRAPES全球预报系统开始提供全球范围内的气象预报服务,助力一带一路建设。2018年,阿富汗出现严重旱灾。应阿方要求,世界气象中心(北京)在网站为该国建立专门服务通道,并研发相关的监测、预报产品。2019年第7号台风韦帕影响南海期间,中央气象台与越南水文气象国家预报中心联合会商,我国提供的监测预报产品在越南气象专家研判台风路径与影响过程中发挥了关键作用。

站在新起点,气象部门将着眼全球、着力区域,以提高预报准确率和促进预报服务高质量发展为核心目标,以发展数值预报和智能网格预报为主要抓手,以信息化驱动现代化,构建全程可监控的精细化、智能化、无缝隙预报和服务业务,最终具备全球监测、全球预报、全球服务能力。