奧運背后的氣象玄機

春節期間，歷史罕見的冰雪災害襲擊中國南部；5月，汶川大地震震驚全球；6月，特大暴雨和臺風再次讓南方數省遭殃；7月，頻繁的雷暴天氣接連光顧首都北京。

2008年，天氣和自然災害似乎突然變得和每一個中國人都那么貼近，近得無法逃避。

接下來，全球矚目的8月8日晚上8點，北京的鳥巢會不會遭遇雷雨？同樣是一個無法回避的問題，讓氣象和奧運的關系拉近到零距離。

奧運給氣象出難題

“明天白天，多云轉晴，北轉南風二三級，最高氣溫30度。”這是北京市民再熟悉不過的天氣預報。但是在奧運到來的時候，這樣的預報是絕對滿足不了北京奧組委的要求的。

北京奧組委對奧運天氣預報的要求是：提供0～72小時比賽場館的天氣（含陰晴雨霧等和降水量的大小）、溫度、濕度、風向、風速預報，一天至少4次滾動更新，每3小時一次預報，個別情況下每1小時一次預報。除了預報時間要精細到小時外，預報空間還要精確到每個比賽場館，預報要素要精確到具體量值。對一些特殊項目如水上項目、射擊等還要提供0～24小時逐時天氣預報，室外比賽項目還要提供空氣質量、臭氧濃度、紫外線、水面風等精細化指標預報。

這確實是一個“天”大的難題，就連不懂氣象的人也能感知其中的難度。打個比方，鳥巢和水立方僅一墻之隔，兩個場館的天氣能有多大區別都要報出來！

從專業角度看，這次奧運天氣預報的難度還不僅限于此。北京屬于北溫帶半濕潤季風型大陸氣候，8月上旬在北京還是主汛期，高溫、暴雨、雷電、大風、冰雹和大霧都可能發生。另外，由于北京地形的特殊性，東南城區海拔只有30米，而西北山區有的則高達2000多米，所以局地性天氣特別多，而且會經常出現突發性天氣，預報難度很大。要達到奧組委的精細化要求，是北京天氣預報史上從未有過的挑戰。

與歷屆奧運會相比，北京奧運會對天氣預報的要求是最高的。比如雅典奧運會正值當地的旱季，降水稀少，天氣晴朗。悉尼奧運會正值當地春末，屬于干季雨季的過渡階段，相當于北京4月下旬到5月初的天氣，比較穩定。這兩屆奧運會都只提供了0～48小時的預報，而北京奧運會要提供0～72小時的逐3小時預報。要把一個48小時預報的常規業務提高到72小時，對氣象部門來說是一個質的飛躍，這不僅要求氣象綜合探測能力要大幅提升，更是對預報預測的準確率和預報服務能力的一個挑戰。目前，已經正式投入運行的第29屆奧運會北京賽區氣象服務系統，包括綜合探測系統24項、預報預測系統7項、氣象服務系統7項、信息技術支持系統8項。奧運期間，該系統要提供北京地區0～72小時連續滾動、精細到38個奧運場館的預報服務，僅精細預報一項，就高出北京現有日常業務服務量的40倍。

如此苛刻的精細化的預報要求，必須有頂尖的技術支撐。2007年北京奧運氣象服務中心引進了10萬億次運算能力的超大型計算機，實現了局地氣象資料三維變分同化業務，建立了包括0～2小時臨近天氣預報、2～12小時短時天氣預報、12～48/72小時短期天氣預報等系統，天氣預報達到了水平分辨率3公里的精細化要求。

奧運給中國氣象尤其是北京氣象出了這么大的難題，反過來氣象部門也給奧組委出過“難題”，那就是因為天氣的原因讓奧運會的開幕時間推遲了近半個月。根據國際奧委會的計劃，北京奧運會最開始定的是7月25日左右開幕，由于北京的七月下旬和八月上旬正好是北京的主汛期（七下八上），這個時候雨多，溫度、濕度都偏大，不利于體育競賽。氣象部門提出后延至8月15日，后經北京奧組委和國際奧組委協商，最后定為8月8日開幕。由此，另一個“天”大的難題也因此產生，那就是精準無誤的開幕式天氣預報。

高科技的隱形保鏢

氣象讓奧運改期，奧運給氣象出難題，可以看出，兩者的關系確實非同尋常。那么，北京的氣象預報如何應對這空前的挑戰呢？答案是向高科技尋求保障。自申奧成功開始，中國氣象局就成立了由中國氣象局局長任組長的中國氣象局奧運氣象服務領導小組，全面指導部署奧運氣象服務籌備工作。依托北京市氣象局，成立了北京奧運氣象服務中心，并聯合國家氣象中心、國家氣候中心等單位，以及青島、香港、天津、上海、沈陽和秦皇島等奧運會協辦城市的氣象部門，共同籌備奧運氣象服務。認真學習借鑒往屆奧運會舉辦國的成功經驗，在世界范圍內組織開展奧運氣象預報技術研究。確定了《北京2008年奧運會及殘奧會氣象服務實施方案》、《2008年奧帆賽氣象服務方案》、《2008年珠峰氣象保障實施方案》和《奧運會和殘奧會火炬接力傳遞氣象服務實施方案》，明確了奧運氣象服務的內容、服務方式、運行機制、服務團隊和應急氣象服務保障措施等方面的工作。

2003年初，由中國氣象局國家氣象中心牽頭，北京市氣象局、青島市氣象局、中科院、有關大專院校和國外有關研究機構共同承擔的“奧運氣象保障技術研究”課題就被列為“十五”國家科技攻關計劃“奧運科技專項”第一批課題。課題組組長、國家氣象中心主任章國材給奧運氣象保障系統進行了明確的定位：突出精細、個性、先進三大特色。“精細”指的是數值模式分辨率高，預報產品“無縫隙”和全程滾動，預報要素要有大的拓展；“個性”指的是對奧運賽事和賽地特殊性有充分的考慮，對奧運競賽活動和項目有極強的針對性；“先進”指的是首次擁有可實時制作奧運高精細度氣象預報的實用技術手段和業務能力。三大特色明確后，相應的確定了三大科技主攻方向：全程精細滾動預報、災害性天氣短時和臨近預報、氣象條件對運動項目的影響分析。

經過氣象戰線眾多部門長達4年的協同攻關，“奧運氣象保障技術研究”課題終于在2007年12月通過國家驗收。奧運氣象保障的有關科研完成后，不僅能將國內2100多個城鎮、國外重點城市1～7天逐日的降水、風、溫度、相對濕度等多種氣象要素的預報準確率提高10%～15%，而且每隔3小時就可為北京13個區縣和“鳥巢”等奧運比賽場館以及青島海區賽場提供一次氣象要素預報，同時還能實現為奧運會比賽和活動提供實時大氣信息和從幾分鐘到12小時有效的災害性天氣預警預報。

隨著奧運的臨近，氣象部門已經進入臨戰演習狀態，一些高科技精尖設備和技術也開始現身。

超級裝備“攀比”珠峰

今年，奧運圣火成功登頂珠峰，實現了人類的壯舉。而一支由38位氣象專家組成的中央氣象臺珠峰氣象保障隊則鮮為人知。其實，早在3月26日，這支特殊的保障隊伍就早早來到了珠峰大本營。在登山隊員攀登過程中，如果風速超過20米/秒，將直接危害到登山隊員的生命安全。氣象保障隊的壓力可想而知。用常規方法測風速，在珠峰厚厚的冰層上，自動站根本架不穩，又沒有供電來源，就是把笨重的儀器運上去也十分困難。為此，有關部門研發了單測風儀，該儀器重量輕，安裝方便，功耗極低，能夠在-20℃的低溫下連續進行10～15天的風速測量，能夠有效地在狹窄的山脊、大風口等無法安裝常規氣象裝備的地點發揮作用。此次在珠峰海拔6500米的埡口、海拔6600米的山路上以及海拔7450米的山脊上分別安裝了3臺單測風儀，其中海拔7450米的山脊上工作的單測風儀成為我國氣象史上最高的觀測設備。

觀測組還在珠峰大本營安裝了兩套中國科學院大氣物理研究所提供的全天空成像儀，能夠同步每分鐘拍攝珠峰和全天空云狀影像，記錄云的變化，實現對現場完整天氣狀況的記錄和存檔，為預報人員后期準確分析天氣實況提供直觀、準確的資料。另外，綜合高空探測車、GPS探空系統、自動氣象站等一系列先進設備都在珠峰地區施展了各自的“絕頂武功”。

多種數值預報技術競賽“氣象奧運”

2004年，世界氣象組織天氣研究計劃科學指導委員會第七次會議正式批準了”北京2008年奧運會天氣預報示范國際計劃“（簡稱b08項目）。這個項目由北京市氣象局牽頭組織，來自澳大利亞、加拿大、英國、美國、日本和中國香港等地的多個成員參加。作為b08項目的牽頭單位，中國氣象局委派北京市氣象局局長謝璞作為b08項目的總負責人。謝璞說：這個項目就像”天氣預報奧林匹克競賽“，通俗地說就是用北京市氣象局提供的本地數據平臺，用以上國家和地區最先進的臨近預報系統，一起來為奧運會期間的天氣預報作示范，看看哪家的預報系統報的最準。

b08項目的實施不僅為2008年奧運會提供優質的氣象服務，也為我國預報員提供了一個了解世界上最先進的短時臨近預報和中尺度集合預報技術的絕好機會，將提高我國預報員在0～6小時短時臨近預報和6～36小時短期預報方面的能力。

“風云三號”開啟預報“天眼”

說到氣象預報的高科技，最典型的莫過于氣象衛星了。2008年5月27日上午11點2分29秒，長征四號運載火箭將我國新一代極軌風云三號氣象衛星01星成功發射。

風云三號氣象衛星歷經９年研制，屬我國第二代極軌氣象衛星系列，首次實現了中國氣象衛星的全球、全天候、多光譜、三維、定量探測。衛星中裝載有可見光紅外掃描輻射儀、紅外分光計、微波溫度計、微波成像儀等11種探測儀器，性能指標已經接近并部分超過歐洲和美國同類在軌衛星水平。據專家介紹，風云三號氣象衛星實現了四大技術突破：在遙感能力上從單一遙感成像變為地球環境綜合探測；從光學遙感到微波遙感；從公里級分辨率到百米級分辨率；從國內接收到極地接收。

目前，世界氣象組織已將風云三號衛星列入全球對地觀測業務衛星星座，將同歐洲和美國的極軌氣象衛星一道，共同形成對地球大氣、海洋和地表環境連續的全天候、立體觀測，大大增強人類對地球的綜合探測能力，提升中國在氣候變化及相關研究領域的能力與地位。中國氣象局國家衛星氣象中心主任楊軍說，“風云三號”的能力并不只是生成一張衛星云圖那么簡單，其最大的特點是能夠把全球的氣候變化都監測到。

當然，選擇2008年5月發射“風云三號”的重要目的是保障北京奧運會期間的天氣預報。事實上，從2002年開始，中國就已經啟動為北京奧運會“保駕護航”的氣象衛星服務計劃，2002年5月“風云一號”D極軌氣象衛星發射升空，2006年12月“風云二號”D地球靜止軌道氣象衛星成功發射。“風云三號”是新一代極軌系列氣象衛星的首顆，它和已在運行的“風云二號”D衛星都是北京奧運期間中國氣象預報的主力衛星。

高科技的集中應用，讓氣象工作平添了幾分神秘的色彩，也給了北京“科技奧運”的定位一個精彩的詮釋。

人工消雨構建空中“特種部隊”

人工降雨或者叫人工增雨，人們已經不太陌生，但人工消雨無論對北京的老百姓還是世界上的氣象專家，都還是一個新的話題。北京自2005年起利用飛機、火箭等進行了一系列的消云減雨試驗，希望為2008年8月8日奧運會開幕式的成功取得了一些成功的經驗。人工消雨比人工增雨更難，首先，消雨作業時機的選擇比較難，要在雨到達特定區域之前對它進行大規模和連續的催化作業，改變其降水分布，這就涉及到天氣預報的準確性。其次，怎樣到這個地區去播撒，播撒什么樣的催化劑，播撒多大的劑量，也是難點。而這些問題至今還是人工影響天氣這個學科領域里的前沿問題。

在人工影響天氣作業規模方面，中國在世界上已經享有一定的地位。相對而言，消雨在世界范圍內則還處在科學試驗階段，還不成熟。目前，對人工減雨作業效果的預期還不能過高，尤其對強降水過程、大范圍深厚降水云層，目前的技術和科學水平尚不能有效消除。

也許你不知道，在北京有一個機構，名稱跟它的功能一樣玄妙，這個機構叫“人影辦”，即北京市人工影響天氣辦公室，過去該單位主要負責人工增雨、消霧和防雹等的實施和科研，而在奧運會期間，他們將專門負責北京奧運開閉幕式等大型戶外活動的消雨問題。目前采取的消雨辦法，主要是“提前降水”和“抑制降水”兩種方式。在近三年來，人影辦組織實施了一系列飛機、火箭、高炮人工消云、減雨大型外場試驗，取得了初步試驗結果。分布在北京城區周邊的26個“人工影響天氣實驗點”，將承擔起奧運開閉幕式和重大露天賽事的人工消雨。2008年7月8日人影辦組織實施了地面火箭作業實戰演練。

如果今年8月8日晚上8點真有明顯降雨光顧鳥巢的話，相信觀眾在欣賞張藝謀別具一格的點火儀式之前，會先領略一番“人工消雨”的空中奇觀。

奧運提升中國“問天”能力

北京申奧成功，極大地推動了我國氣象科技事業國際合作和自身能力建設的步伐。通過與美國、澳大利亞、加拿大、希臘等國家的互訪、交流與合作，并實施了北京奧運國際示范項目，使我國的氣象服務能力、綜合觀測能力、氣象預報水平、人工影響天氣作業能力、氣象自主創新水平均得到了明顯提升。

為了滿足奧運會氣象保障服務對于觀測數據的需求，目前，北京已建成了由181個多要素自動氣象站、18個道面自動站、28個GPS/Met和5部多普勒天氣雷達、3部風廓線雷達構成的高時空分辨率的覆蓋北京市城郊及周邊地區的綜合氣象觀測系統，實現了北京及周邊自動氣象站數據5分鐘實時更新，北京周邊探空站加密觀測，石家莊、天津、張北和北京多部多普勒天氣雷達同步觀測和6分鐘天氣雷達數據實時更新業務。

北京市氣象局謝璞局長認為，科技奧運在氣象領域體現在兩方面，一個是體現在技術、方法更加科學，更加先進。比如探測系統、計算系統、預報系統和服務系統。另一個是人的科技素養的提升，除了國際上的合作交流，對奧運會的要求中有一個最重要的內容就是國際化標準，比如信息必須按國際化標準去提供，我們的技術方法要按照國際化的標準去做，這樣就帶動了人的科學素養、技術能力和科學視野的提升。

2008年7月6～7日，就在奧運會開幕還有一個月的時候，中國氣象局和北京市氣象局聯合舉行了奧運會開幕式氣象服務綜合實戰演練，對7月8日的天氣進行預報。演練過程中，鳥巢等奧運重點地區衛星云圖每15分鐘回傳一次，為精確預報提供了及時準確的依據。15分鐘的頻率，在以前的歷屆奧運會當中，也是很難做到的。為了更真實地檢驗預報服務的應急能力，當日9時，北京市氣象局的高性能計算機被切斷，國家氣象信息中心備份數據迅速回傳，所有數值預報產品均按時完成，預報服務經受住了考驗。

可以說，中國的氣象服務能力在奧運苛刻的需求壓力下，已經實現了歷史性的突破，“與天論道”的水平已經躋身國際先進行列，而這些能力在為奧運提供完美服務之后，必將為更廣大的人民和社會造福。