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科技创新让天气预报更精准 [复制链接]

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      气象条件是组成人类生活环境的重要因素。3月23日,我们迎来了世界气象日。就在前几天,北京等地遭遇了令人难忘的大范围大风天气,狂风肆虐、沙尘漫天,让人直呼“春风不似剪刀,却似青龙偃月刀”。
      
      当天我国各地经历了多种“暴脾气”天气:华南部分地区大雨如注,雨量达到大雨或暴雨级别;华北经历今春第一场大范围风沙天气,局地阵风风力达到11-12级;河北、天津等地则恍若一日入夏,午后最高气温达到27-29摄氏度……
      
      各地气象部门及时滚动发布的大风预警、森林火险预警等,为社会生产生活提供了重要的防范预警帮助。
      
      在全球范围内,近年来极端天气频频出现。仅今年年初,世界各地就各有不同遭遇:世纪风暴“西娅拉”和超级风暴“丹尼斯”以及由此带来的洪水,让英国人吃尽苦头;西班牙接连遭遇强风暴“格格丽亚”以及沙尘暴袭击;澳大利亚在去年的高温干旱后,各地或迎来大暴雨,或遭暴风、洪水侵袭;加拿大遭遇30年来最强暴风雪,社会生活一度停摆;美国有的州面临异常干旱,有的州则暴发历史性洪灾……今年全球的极端天气,是否会比去年更多?
      
      面对变化多端的天气,面对更广泛同时也更细化的气象服务需求,我国气象部门如何做到科学观测、精准预报,提供智慧服务?
      
      气象预报,从“观云识雨”到智能预报
      
      从几十年前“观云识雨”,依靠经验预报,手工绘制天气图,到2017年中国气象局被正式认定为世界气象中心,目前我国气象业务服务整体水平已位居世界前列。
      
      如今,我国的气象预报预测技术不断跨越升级,预报预测产品不断推陈出新,天气预报实现了由简单的经验预报方法到现代天气预报方法的转变,实现了从粗略的定性预报、描述性预报到如今数字化、格点化的智能天气预报的转变,预报预测的准确率也大幅提升。
      
      有公开数据为证——
      
      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%……
      
      如今,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。
      
      在这一体系下,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。
      
      精准的气象预报预测,为防灾减灾做出了重大贡献。
      
      2014年7月,超强台风“威马逊”登陆广东湛江,带来长达十几个小时的狂风暴雨。根据气象部门提供的精准预报,湛江提前部署防御,创造了“零死亡”的防台风奇迹。
      
      精准的气象预报预测,为社会生产生活提供了良好效益。在农业方面,气象支撑农业生产、保障农民增收、助力农村发展的作用与成效越来越突出,在重大工程领域、交通、物流领域等,精准的气象预报也为发展提供了有力保障。
      
      技术创新,从手工作业到数值模式
      
      国家气象事业的飞速发展,有赖于各级气象部门、观测站点的建设与发展,更离不开科研创新的支撑。
      
      十几年前,中国没有成熟的高空探测系统,国内使用的是世界上最大的气象产品提供商——芬兰维萨拉公司的产品。中国航天科工集团二院23所开发北斗/GPS卫星导航高空探测系统后,因其测量数值在卫星、气象飞机、地面雷达等高空气象观测手段中最准确,被称为“其他高空气象探测系统的校准系统”,配备于“雪龙”号、“蛟龙号”、“远望”号、海监船、973科考船等等。现在,维萨拉不仅失去了中国市场,在整个亚洲都失去了大片市场。
      
      气象雷达、风云气象卫星、数值模式、超级计算机……在各级气象部门的不懈攀登下,在各大科研机构、高等院校的创新中,国家气象事业实现了飞跃。
      
      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,不仅实现了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,从此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,大大提升了台风、寒潮、暴雨等重大灾害性天气预报效率;MICAPS-GFE1.2的业务化运行,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。
      
      2001年,中国气象局在观测资料同化和数值预报模式等关键核心技术上寻求突破,开始自主研发新一代全球/区域通用数值天气预报系统GRAPES。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,我国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。中国气象局被认定为世界气象中心后,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。
      
      智慧气象,为百姓提供精准气象服务
      
      人勤春来早。三月的田间地头,已处处可见忙碌的身影。
      
      在海南,通过新建立的橡胶小气候站和实景观测站,橡胶特色气象服务中心工作人员可以远程实景观测橡胶叶片长势,“问诊”病害,及时给出防治建议;在广西,甘蔗气象服务中心利用自主研发的甘蔗机械化收割天气指数模型,指导糖企机械化砍收作业;在浙江,茶叶气象服务中心通过茶园小气候观测,实时抓取茶园温度、湿度、光照和有效辐射等数据,为春茶采摘提供气象服务建议;在山东,德州市气象局自主研发的德州粮食安全智慧气象服务系统,融合了作物生长模型、遥感监测模型、灌溉预报模型,为农业生产提供“指南”……智慧化、专业化、精准化的气象服务,有力推动了现代农业发展。
      
      “依托现有资源建设农业农村大数据中心,加快物联网、大数据、区块链、人工智能、第五代移动通信网络、智慧气象等现代信息技术在农业领域的应用。”
      
      2020年一号文件中,又一次提到智慧气象,并首次将智慧气象与物联网、大数据、人工智能、5G等先进技术并列为现代信息技术。同时强调,要“加快现代气象为农服务体系建设”。
      
      智慧气象是什么?就是借助于云计算、物联网、移动互联、大数据、智能等新技术的深入应用,依托于气象科学技术进步,使气象系统成为一个具备自我感知、判断、分析、选择、行动、创新和自适应能力的系统,让气象业务、服务、管理活动全过程都充满智慧。
      
      自2016年一号文件首次提到智慧气象以来,我国气象部门大力发展智慧气象,并将地面观测自动化、智能网格预报、气象信息化等成果广泛应用于“三农”服务。其中,通过与农业气象核心技术融合,初步建设了智慧农业气象大数据、业务服务核心平台。
      
      经过几年发展,智慧气象在各领域特别是农业领域的应用已较为广泛,有力推动了新农村建设、脱贫攻坚。在新冠肺炎疫情防控中,以国家突发事件预警信息发布系统为代表的智慧气象成果,充分发挥广覆盖、快响应的优势,成为打通农村疫情防控宣教“最后一公里”的重要渠道。
      
      据介绍,我国气象部门将在现有基础上推进智慧农业气象大数据挖掘应用、业务服务平台的互联互通,建设与“三区三园”和高标准农田建设相适应的农业气象观测站网,加强大数据、物联网、移动互联、智能网格预报等新技术新产品在农业气象服务中的应用,提升农业气象监测预报业务的现代化水平。
      
      未来,智慧气象将深深融入国民经济各个领域和人们的衣食住行。通过分析旅游、能源、物流、交通、保险等领域的大数据,依托智能数据加工等,可针对人们的不同时间、位置需求,提供可订制、分钟级、场景化的精准气象服务产品。(纪委国家监委网站  初英杰)
      
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