我國氣象預報向精細化邁進

“當你打開手機查看天氣的APP，就會發現，現在我國的天氣預報已經能精確到一個小時；現在氣象主播在播報天氣預報時，也已經很少使用‘局地有雨’這種說法……這些變化，說明我國氣象預報已經進入了精細化時代。”中國氣象局數值預報中心副主任、國家數值預報創新團隊負責人沈學順日前接受記者采訪時說，這一切源于我國氣象科技工作者近年來一直堅持自主創新，研發了風云衛星和國家級數值預報業務體系。

1.“風云四號”搭載了多種先進氣象儀器

2005年1月1日，我國靜止氣象衛星“風云二號”C星正式向國內外用戶發送衛星數據圖像，依賴國外衛星數據制作云圖成為歷史。

13年后，從2018年5月8日零時起，中國新一代靜止氣象衛星“風云四號”A星將23種先進的國產氣象衛星數據和產品正式向全球用戶發布。

“這是屬于我國氣象人自主創新的全新時代。”“風云四號”地面應用系統總設計師張志清介紹說，從“風云四號”第一次研討會召開至今，各大衛星系統研制團隊用22年的堅持，成功將我國自主研發的先進氣象儀器送入太空：

大氣“CT機”——世界首個靜止軌道干涉式大氣垂直探測儀，具有對中國及周邊地區1小時一次、間隔僅16公里的密集大氣溫濕分布垂直探測能力。利用該儀器反演得到大氣不穩定指數，可提前數小時有效監測到暴雨系統發生前環境條件的變化，在還是晴朗無云的大氣中提前發現極端天氣的蛛絲馬跡，直接提供給預報員進行天氣分析和預報。

太空“千里眼”——迄今為止我國最先進的靜止軌道掃描成像輻射計，如同一臺始終處于開機狀態的相機，可24小時不間斷“凝視”地球。看得更快，完成1幅東半球圓盤圖的觀測時間由30分鐘縮短至15分鐘，最快1分鐘生成一次區域觀測圖像；看得更清，可見光最高分辨率由1.25公里提高到500米；識物更豐，在原有5個通道的基礎上增加到了14個通道。

強對流“示蹤器”——我國首個靜止軌道衛星閃電成像儀，可對我國及周邊區域閃電的頻次和強度進行探測，獲取觀測覆蓋區內的閃電分布圖。將閃電的實時、連續觀測數據與云圖疊加起來，就能實現對強對流天氣的監測與跟蹤，從而進行閃電災害預警。

空間“監視器”——空間天氣儀器包，能夠對地球靜止軌道的帶電粒子輻射和磁場環境進行實時監測，空間天氣預報員可據此開展空間天氣預報和預警；同時，還可對衛星的空間天氣效應進行監測，有助于甄別衛星異常狀態。

2.中國天氣預報更加精準

“這一次，‘風云四號’交到預報員手中的，除了基礎的衛星云圖外，還有包括大氣、云、沙塵、降水、輻射、閃電等在內的23種產品，中國天氣預報進入了新階段。”據張志清介紹，從“風云四號”第一套數據成功回傳地球開始，7支應用攻關團隊、400多個日夜，攻堅克難，將儀器作用發揮到極致，轉化為服務于天氣預報的產品：

數值預報領域應用攻關團隊將衛星數據放入數值預報模式GRAPES四維變分同化系統中，初步試驗表明，這不僅能優化濕度分析結果，還能對熱帶風場分析結果進行改善。

天氣預報領域應用攻關團隊建立了基于“風云四號”的西北太平洋和南海臺風強度客觀估計系統。

氣候領域應用攻關團隊開發了亞洲季風系統中關鍵變量的試驗性監測應用業務產品，其中強化了對關鍵區域孟加拉灣季風的試驗監測能力，可為南海季風暴發的監測提供參考依據。

生態與環境領域應用攻關團隊開發了霾、沙塵暴、霧，火情、積雪、地表溫度，湖泊、藻類等豐富的大氣環境、地表和水體產品。

公共服務領域應用攻關團隊研發了高時空分辨率的“風云四號”地表溫度產品，彌補了公路沿線交通氣象觀測站分布不足的缺陷。

人工影響天氣領域應用攻關團隊升級開發具有“風云四號”衛星反演計算、集成顯示和分析功能的云降水精細處理分析系統，為人工增雨或消雹作業提供參考。

應用支撐領域攻關團隊開發了全國綜合氣象信息共享平臺衛星數據資源池，這讓應用攻關團隊和氣象部門國家級業務單位用戶可享受衛星數據直達桌面的服務。

3.氣象自主創新的路走對了

除了“風云四號”衛星，今年，氣象領域的另一項重要核心技術——“數值預報系統”也被中國氣象科技工作者掌握。沈學順介紹：“數值預報因為涉及衛星、雷達等多源大氣探測、超級計算機等技術，被譽為氣象事業的‘芯’，是氣象事業最重要的核心技術。從2010年中國氣象局數值預報中心成立開始，經過8年的努力，國家級數值預報業務體系今年將全部被自主研發的技術替代。有了自主研發的GRAPES數值預報系統，我國的精準天氣預報將不再依賴‘歐洲中期天氣預報中心模式’。”

“自主創新的道路很漫長，但現在看來是走對了，保障了我國在2017年5月順利成為世界氣象中心。”沈學順說，其實早在2001年，我國就開始自主研發新一代全球-區域通用數值天氣預報系統GRAPES，并在區域模式上取得成功；2006年，GRAPES區域數值預報業務系統正式投入業務運行；2007年7月，GRAPES的研發全面進入全球模式系統發展階段；2009年3月，中國氣象局完成GRAPES全球數值預報系統的前期試驗，開始準業務化運行；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，自主創新的腳步不斷加快；2015年年底，GRAPES全球預報系統2.0版本通過專家鑒定；2016年，正式業務化運行并面向全國下發產品的GRAPES全球預報系統，被視為我國數值預報技術體系全面實現國產化的大作，也宣告我國全面掌握了從全球預報到區域高分辨率預報的系列數值預報核心技術。

“要完成核心技術的攻關，必須要有圍繞核心問題的基礎研發積累和持之以恒、日積月累的研發儲備，必須要有讓活力得到充分激發的體制機制，要有踏踏實實的科研隊伍。”國家氣象中心主任、研究員王建捷說，現在我國全球數值預報系統平均可用時效超過7天，預報產品數量已增至70種，并出口到“一帶一路”沿線國家和地區，為當地提升災害性天氣預報能力、增強天氣預報準確性提供了中國力量。

“GRAPES數值預報系統發展規劃明確提出，到2020年，我國將基本建成從局地公里尺度到全球10公里尺度的GRAPES氣象災害及環境精細化數值預報體系；形成下一代大氣模式框架原型系統，為天氣氣候一體化數值預報系統的建立奠定基礎。這將會使我國大雨（雪）以上量級降水過程的0至12小時、0至24小時預報更加精準，24小時臺風路徑預報誤差小于70公里，國家級環境氣象預報模式預報時效延長到7天。”沈學順說，到時，中國自主研發的氣象觀測“硬件”和預報“軟件”都將進入國際先進行列。