大型運(yùn)動(dòng)會(huì)天氣預(yù)報(bào)背后的“黑科技

陳明軒

“7月28日的成都天氣真的開掛了，藍(lán)天白云迎接大運(yùn)會(huì)開幕！”這是今年的一條微博熱搜。為什么大家會(huì)對(duì)此感到震撼呢？因?yàn)榇筮\(yùn)會(huì)開幕前天氣并不好，正值我國防汛關(guān)鍵期，短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)、高溫等高影響天氣多發(fā)頻發(fā)。

一般來說，重大活動(dòng)的氣象服務(wù)保障與精準(zhǔn)氣象預(yù)報(bào)服務(wù)有兩種：第一種是以固定的時(shí)間來安排，比如，建黨一百周年相關(guān)慶祝活動(dòng)，應(yīng)盡可能安排在7月1日。當(dāng)天需要根據(jù)精準(zhǔn)氣象預(yù)報(bào)，盡量把活動(dòng)安排在天氣影響比較小或沒有影響的時(shí)間段。另一種是非固定時(shí)間，給一個(gè)時(shí)間段，由舉辦地來根據(jù)當(dāng)?shù)靥鞖鈿夂蛱攸c(diǎn)選具體的時(shí)間。

例如，2008年北京夏季奧運(yùn)會(huì)，比賽日期計(jì)劃定在2008年7月25日至8月10日。考慮到北京夏季7月天氣悶熱潮濕，發(fā)生大雨、高溫悶熱等災(zāi)害性天氣的頻率較高。8月8日前后是立秋，天氣逐漸涼爽，中國氣象局便建議在這個(gè)時(shí)間段舉辦夏季奧運(yùn)會(huì)。

不管固定還是非固定時(shí)間，都需要依靠精準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào)。

2022年北京冬奧會(huì)氣象服務(wù)，需要做到“百米級(jí)、分鐘級(jí)”天氣預(yù)報(bào)，這就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國際最先進(jìn)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)技術(shù)所能達(dá)到的能力。

冬奧會(huì)大約有70%的項(xiàng)目都是雪上項(xiàng)目，而且都在室外地形比較復(fù)雜的山區(qū)舉辦，氣象條件非常復(fù)雜，山腳、山腰、山頂?shù)娘L(fēng)、溫度，可以說是千差萬別，真正的“百米不同天”。戶外賽事里，天氣變化生死攸關(guān)。高山滑雪、高山滑降項(xiàng)目風(fēng)速風(fēng)向稍有變化，都會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員下滑過程中身體姿態(tài)、平衡等產(chǎn)生巨大影響，不僅關(guān)乎比賽成績，甚至關(guān)乎運(yùn)動(dòng)員的生命安全。

高山項(xiàng)目比賽，陣風(fēng)超過8級(jí)就必須無條件終止；跳臺(tái)滑雪比賽，陣風(fēng)風(fēng)速一般不能超過4米每秒。必須針對(duì)不同場(chǎng)次和項(xiàng)目，提供“一場(chǎng)一策”甚至“一項(xiàng)一策”的精準(zhǔn)氣象預(yù)報(bào)服務(wù)。

北京的氣候條件相對(duì)比較特殊，北京冬奧會(huì)是近20年內(nèi)唯一一次在大陸性冬季風(fēng)主導(dǎo)的氣候條件下在內(nèi)陸地區(qū)舉辦的冬奧會(huì)，我們幾乎沒有預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

面對(duì)這一世界性的預(yù)報(bào)難題，氣象部門建設(shè)成了“三維、秒級(jí)、多要素”氣象觀測(cè)監(jiān)測(cè)體系，開展了一系列的加密觀測(cè)試驗(yàn)研究。在北京及周邊新建和改造各類探測(cè)設(shè)施140多套，首次實(shí)現(xiàn)賽道“秒級(jí)風(fēng)”監(jiān)測(cè)。整座大山中，都有了我們的“氣象哨兵”。當(dāng)風(fēng)吹起來的時(shí)候，雪花飄落，無論什么氣象要素，在任何時(shí)間有任何動(dòng)向，都逃不過氣象觀測(cè)設(shè)施的“火眼金睛”。

我們還利用人工智能技術(shù)，結(jié)合最新研發(fā)的高精度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式，以及包括人工智能在內(nèi)的多項(xiàng)算法，將延慶賽區(qū)、張家口賽區(qū)以及北京賽區(qū)的時(shí)空分解成100米×100米的網(wǎng)格，在冬奧歷史上首次實(shí)現(xiàn)了“百米級(jí)、分鐘級(jí)”天氣預(yù)報(bào)。

“百米級(jí)、分鐘級(jí)”氣象預(yù)報(bào)技術(shù)以及人工智能氣象預(yù)報(bào)技術(shù)首次在國際冬奧氣象保障中獲得高效集成應(yīng)用，推動(dòng)了新技術(shù)應(yīng)用和我國山地條件下精準(zhǔn)預(yù)報(bào)能力不足問題的解決，促進(jìn)了我國山地氣象學(xué)的研究進(jìn)展。

“天有不測(cè)風(fēng)云”，未來，我們可能面臨各種各樣的極端天氣挑戰(zhàn)，也要迎接空間精細(xì)到十米級(jí)、米級(jí)，甚至?xí)r間精準(zhǔn)到幾分鐘、幾十秒的“窗口期”的預(yù)報(bào)，唯有加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、加大科學(xué)試驗(yàn)力度、用好數(shù)值預(yù)報(bào)模式和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“雙輪”驅(qū)動(dòng)，才能吃好“靠天”這碗飯。

丫丫//摘自科普中國星空論壇，本刊有刪節(jié)/