鑄劍十年，步入氣象事業“芯”時代

數值天氣預報是基于大氣運動規律的、由當前科學預測未來的數值模型，是基于數學物理學方法客觀定量計算未來天氣演變的科學。數值預報是大氣科學的“數字實驗室”，是天氣預報的根本方法。

2020年是中國氣象局數值預報中心成立10周年。10年的時間，我國數值預報不但實現了自主研發、應用、改進、發展的良性循環，全面建立了國家級數值天氣預報業務體系和實現應用服務，還形成了一支高素質、穩定、全技術鏈條的研發和業務應用隊伍。

中國工程院院士許健民表示，數值天氣預報在一定程度上反映了一個國家的綜合科技實力和水平。發展數值預報模式，是氣象工作中最重要、最光榮、最有挑戰性、最艱辛的任務。

十年磨一劍 堅定中國“智造”

數值預報作為氣象業務的核心科技，不僅關系我國氣象事業發展，更是保障國計民生和國防安全的國家核心科技的重要組成部分。因數值預報突出的重要性，以及研發難度之大、涉及領域之廣，數值預報也被譽為氣象事業的“芯片”。

2010年，數值預報中心團隊開始艱難攻關，GRAPES全球模式和同化的深化改進工作全面開展。

2013年，數值預報創新團隊入選科技部“創新人才推進計劃重點領域創新團隊”。

2014年，高分辨率資料同化與數值天氣模式被確定為國家氣象科技創新工程三大攻關任務之一。

2016年，GRAPES全球預報系統正式業務化運行并面向全國下發產品，這是我國數值預報核心技術實現國產化的重要標志，也宣告我國從全球預報到區域高分辨率預報核心技術擺脫了受制于人的局面。

2018年7月，帶有四維變分同化系統的GRAPES全球預報系統實現業務運行，標志著我國業務數值天氣預報同化技術邁入國際前列，成為國際上少數具有自主研發和業務應用四維變分同化系統的國家級預報中心之一。

同年12月，完整的數值天氣預報體系建成，標志著我國建成了以自主研發的GRAPES為核心的全球、區域確定性和集合預報系統。

國家氣象中心主任王建捷感嘆：“十年不懈努力，我國數值預報業務發展方式完成了從引進為主到自主研發為主的重大轉變，建成了高低分辨率搭配適當、確定性和集合預報有機結合的完整自主技術的數值天氣預報體系。”

實現數值預報業務全鏈條應用

“現在我們的數值預報最核心的技術可以說都是made in china。”中國氣象局數值預報中心副主任龔建東告訴《中國科學報》，“從2010年到2020年，我們的GRAPES全球數值預報可用時效從6天提高到7.5天，快于國際上先進中心同期發展速度。”

龔建東介紹，建立完整數值預報體系的同時，數值預報中心還發展了包括檢驗技術、診斷技術、業務化應用能力、產品對外服務支撐能力的完整鏈條，多方位縮小了與國際先進業務數值預報中心的差距。“雖然開始時間晚、基礎差，但GRAPES的成績單足夠優秀”。

2019年7月，GRAPES區域模式實現全國范圍3公里分辨率業務化運行，為全國各地開展局地強對流、極端天氣預報預警工作提供重要支撐。次月，9公里分辨率GRAPES臺風預報系統實現業務運行，“首戰”即成功應對超強臺風“利奇馬”。

在對“利奇馬”的路徑捕捉和預報中，風云四號A星與GRAPES數值預報隔空星-地互動，彼此成就。

數值預報中心團隊采用GRAPES全球切線性與伴隨模式，確定未來48小時影響我國東部區域預報的觀測敏感區，設定目標觀測區范圍，并會同國家衛星氣象中心相關團隊，確定目標觀測區。隨后，風云四號A星調整觀測方式，加密觀測得到的資料，又經過GRAPES全球四維變分同化系統同化應用，有效改善模式的初始場，最終提高臺風路徑及強度預報的水平。

秉承工匠精神

中國氣象局數值預報中心模式研發室主任孫健坦言，這一系列動作只是國家級數值預報業務體系面對復雜天氣過程的一次實踐。“高效有序的應對配合除了需要科技發展進步，更離不開人才的成長與隊伍的建設”。

依靠自主研發建成一套完整的數值天氣預報業務技術體系，我國數值預報不但實現了自主研發、應用、改進、發展的良性循環，全面建立了國家級數值天氣預報業務體系和實現應用服務，還形成了一支高素質、穩定、全技術鏈條的研發和業務應用隊伍。

從20世紀80年代初正式成立數值天氣預報業務單位算起，至今已近40年。國家最高科學技術獎獲得者、中國科學院院士曾慶存表示，中國氣象人克服了從基礎設備到模式發展到業務化的重重困難，再經數值預報中心成立后這10年來的飛躍進步，終于有了我國自主的可為全國和全世界服務的數值天氣預報業務系統，是中國成為世界氣象中心的主要科技支撐。

談到今后數值模式的發展方向，曾慶存說，數值天氣預報，是理論，是科技，甚至是工藝，必須要靜心努力鉆研。首先，它是基于數學物理理論，有一般性規律，要努力打好這個數理基礎，但至今關于云的刻畫、降雨過程和許多中尺度以及災害過程的機理，尚未有很好的理論解決，須要勤以探索創新。其次，天氣又是發生于千差萬別的復雜環境之中，且以具有各種各樣誤差的各種觀測資料為初始條件，具體情況不同，又有其特殊性，要秉承“繡花工匠”的精神進行細心的分析和巧妙的處理，才能有效解決。“今后數值天氣預報的發展，一般性和特殊性兩方面要兼顧，缺一不可。”曾慶存表示。