為刷新冬奧氣象服務精度紀錄中國氣象人苦練“預言”絕活

張曄

“百米級、分鐘級”，這是往屆冬奧會從未實現過的氣象服務目標：在空間上，每隔100米甚至更短，就有一個預報數據;在時間上，每隔10分鐘，就能更新一組預報。

精細化氣象服務實現了質的飛躍。

在即將開幕的2022年北京冬奧會期間，這樣一套體現我國氣象核心科技、實現“定時、定點、定量”的氣象預報技術體系，將迎來最終大考。

氣象條件對冬奧賽事影響極大。在冬奧會比賽項目中，戶外雪上項目占大多數。風向、風速、氣溫、降雪、能見度、雪溫、雪質……這些因素，不僅事關比賽成績，還關乎運動員安全。

如果風太大，影響滑雪技巧動作的完成;如果降雪，新雪蓬松，不利平衡;若降暴雪，會讓雪道變得模糊，讓運動員陷入危險;若能見度太低，影響運動員和裁判員的視線……所以，冬奧需要氣象服務，其核心內容是賽事服務。

根據冬奧組委要求，雪上項目和滑行項目的每個場館，至少要安排兩名氣象服務人員提供現場服務。

給冬奧氣象服務這張“考卷”額外增加難度的，還有北京本身的氣候特點。

北京的氣候條件相對特殊。北京冬奧會是近20年內唯一一次在大陸性冬季風主導氣候條件下舉辦的冬奧會。氣候特征給出了北京冬奧會的特殊難題——山地小尺度的風和溫度的精密監測、精準預報。

“科技冬奧”重點專項“冬奧會氣象條件預測保障關鍵技術”項目負責人、北京城市氣象研究院副院長陳明軒說，這在國際上都是尚未解決的氣象難題之一，國際上也沒有成熟的、適用于北京冬奧會的可移植技術方案。

在北京、延慶、崇禮等氣象服務分中心，有專職預報員為賽場氣象服務人員提供預報產品。在每個比賽日的前一日，賽場氣象服務人員會根據預報產品，在領隊會上，向組委會、裁判及各代表隊的領隊解讀賽時天氣情況，為是否調整比賽日程提供支撐。

服務，精細到“一場一策”甚至“一項一策”。這是因為，不同項目對氣象條件的關注重點也有所不同。

所以有人說，氣象條件，是冬奧會賽事真正的發令槍。

怎么打好這發令槍？

預報的準確，仰賴于氣象資料的獲取。

2013年之前，北京延慶西北區海陀山的氣象資料幾乎為空白。

為獲取準確氣象數據，2013年開始，氣象人進山，從零起步，在地形復雜的海陀山一點點建起綜合氣象站網。

“無路，無水，無電。”冬奧北京氣象中心延慶區氣象服務組副組長張曼回憶起當年的“開路”，已經顯得“云淡風輕”。“大型設備和儀器就用騾子馱，精細儀器就靠手拿肩扛。”

那時的海陀山，向他們展現出最為原生態的一面。山巖崎嶇陡峭，樹林密密匝匝。為了找到適宜的、符合標準的監測點，“我們把海陀山爬了個遍”。感受過刀割般的風，吃過凍硬的面包，嚼過凍成冰塊的礦泉水，鞋破過，衣服破過，身上被荊棘劃出過道道傷痕……他們就這樣，把歷屆冬奧會中最為稠密的監測站網建了起來。

在河北，氣象探測員同樣在低溫大風中“拓荒”，騾馱人背運設備，獲取各賽道氣象資料。

布站并維護，是摸清老天爺脾氣的第一步。收集信息后，還要解讀;解讀之后，才有預測。

北京冬奧會不同賽區的氣象預報團隊，都經歷了4～5年的冬訓。

每年冬天，他們進入賽區，一待半年，感受當地的小氣候。以探測設備收集的數據為基礎，以理論知識為依托，疊加自己的切身體驗，去觀云，去追風。

延慶賽區現場預報服務團隊有11人，都是精兵強將。從山西、內蒙古等地抽調而來的預報員，每年冬訓，就得暫時放下小家。

讓冬奧北京氣象中心延慶區氣象服務組副組長時少英覺得最為棘手的，還是風。延慶賽區盛行西北風。但是陣風，倏忽而起，方向不定。在城市中，你也能發現，穿行在密集樓房之間和站在樓房前的廣場上，感受到的風速截然不同。而海陀山，山勢陡峭，山連山，山套山，那么，當風經過，究竟會發生什么？有時，它會一鼓作氣沖下來;有時，它會在背風坡形成空腔，冷空氣會補充來，形成一個環流。

一開始，大家都不了解海陀山，那就一遍遍去爬。感受它的“任性”、神秘與多變，感受它的浪漫與嚴酷。

時少英常講起最開始時的訓練方法：先按照理論知識和經驗，做出預報。比如，預計第二天上午11點會下雪，那么第二天一早，就迎著風爬到山上去，等著，看是不是11點下雪，從哪里開始飄雪，降雪量如何。然后，復盤、總結。

賽場冬訓、出國培訓、英語培訓、賽事觀摩……預報員團隊一年年加深著對山地氣象的了解。

用預報員自己的話說，做預報，是一項特別容易“打臉”的工作。報得對不對，過一兩個小時就見分曉——老天爺有自己的脾氣。

“剛來的時候是真的摸不透。現在我們對賽區的天氣已經比較有把握了。”來自內蒙古自治區氣象臺的馬學峰說。

即使是“偶爾報不準”，但問及擔憂，時少英仍脫口而出：“報不準是我最大的壓力。”

其實，她也知道，賽事方能夠理解天氣預報上的誤差，但她個人期待，能做得盡可能跟實況一樣。時少英笑：“我也知道這不可能，哪有100%準確呢？這是天花板，要向天花板努力。”

從大氣科學可預報性角度來說，空間越精細、預報時段越長，預報難度越大，更何況在地形復雜的山區，還要提供冬奧會關注的陣性大風、能見度、降水相態、雪面溫度等特殊要素的氣象預報，挑戰重重。

為了觸摸天花板，硬件和軟件都要跟上。

張家口賽區裝備保障團隊負責人、河北省氣象局裝備中心副主任幺倫韜介紹，在北京城區、延慶和崇禮及周邊地區共建設有各種現代化氣象探測設施441套，它們是國內最為先進、也是中國氣象局業務許可的新型氣象探測設施，由傳感器系統、采集處理系統、供電系統、傳輸系統組成。

在傳感器使用上，為保證風傳感器在低溫、造雪環境下仍能正常工作，增加了自動加熱功能，大部分站點還采用了超聲式測風傳感器，更適用于賽時風速風向的觀測。在供電系統上，大部分采用太陽能和市電雙供電機制，確保設備穩定運行。在傳輸系統上，均為無線通信，采用4G全網通通信模塊，確保數據傳輸穩定可靠。

對數據的分析，也不止由人腦完成。

“我們預報員有大后方的支持。”時少英向記者演示著預報團隊用的氣象服務系統，“可以說，是集全國的氣象力量來給冬奧會提供技術支撐。”

電腦上，不同顏色展示風速大小，不同流線顯示風向變化，點擊不同時間，模擬預測結果自動呈現：下一個小時，滑降起點1，風速每秒20米，超級大回轉起點，風速每秒16米，第三起跳點，風速每秒15米……

這就是“百米級、分鐘級”預報系統，采用了高精度數值天氣預報模型和多源氣象數據快速融合技術。

為了更好描述大氣邊界層，團隊研發出了大氣渦流尺度數值模擬計算模型。

為冬奧做的預報，時效至少需要達到10天。為了提高預報準確率，技術團隊開發出了人工智能訂正模型。這也是人工智能預報技術在國際上首次應用于冬奧會氣象服務保障。借助人工智能技術和大數據技術，通過對海量的數值天氣預報模型預報數據和大量的氣象觀測數據進行“再解讀”，從而實現客觀氣象預報的“再訂正”，提升冬奧氣象預報的精準度。

由于要處理的數據量龐大，該系統跑在冬奧氣象服務中心的超級計算機上。要支撐這一系統在三個賽區六個賽場的“全覆蓋”正常運行，需要一萬核的計算機算力。

其實，百米級天氣預報，在國外主要用作科學試驗。但這次，在冬奧賽場，它要實現的是實時業務化運行。從試驗到真刀真槍應用，又是一重考驗。“分辨率高，數值天氣預報模型的計算精度和穩定性就會差。”陳明軒說。可以將它理解為一種過載。為保證模型的穩定性，技術團隊在逼真模擬和減輕計算負荷間找到平衡點，考慮了一些必要的簡化，著重刻畫復雜地形、輻射、摩擦對溫度和風的影響。

一系列關鍵技術方法，最終構建了冬奧氣象“百米級”預報技術體系，形成了冬奧高精度氣象預報系統“睿圖—睿思”，多項技術填補國內空白，核心技術完全自主可控。

科技成果的誕生，也得益于相關部門的支持。

科技部優先設立科技冬奧項目，重點支持冬奧會氣象條件預測保障關鍵技術研究，北京市科委、河北省科技廳等部門先后設立科技冬奧項目支持冬奧會氣象保障關鍵技術研究。

如今，復雜山地精細化網格數值預報和人工智能技術等新技術新方法在北京冬奧會氣象服務中得到廣泛應用。未來，新時期國家重大活動保障、大城市安全運行、災害天氣預報預警和極端災害天氣應對……為冬奧而生的高精度預報技術，還會用于更多民生場景。

“我們所有科研人員，所有觀測和預報團隊，都有種使命感，有股不服輸的勁頭，下決心要把這件事做好。”陳明軒說，“我們常說，只有人努力，才有天幫忙。”

只有人努力，才有天幫忙。來吧，北京冬奧會，中國氣象人已做好準，靜待接招。