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為國際高影響天氣預報技術研發(fā)應用提供中國經(jīng)驗

北京冬奧氣象保障創(chuàng)多個首次

2022年02月10日06:34 | 來源:北京日報
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原標題:北京冬奧氣象保障創(chuàng)多個首次

  藍天白云映襯下的首鋼滑雪大跳臺。本報記者 方非攝

  本報記者 駱倩雯

  從2008年北京夏季奧運會,到2022年北京冬季奧運會,14年白駒過隙,北京的氣象預報能力已不能同日而語,氣象預報科研能力大幅提升。在北京冬奧會上,氣象預報保障實現(xiàn)了多個國際、國內首次。

  變化 1

  氣象條件決定冬奧會能否順利舉辦

  北京城市氣象研究院副院長陳明軒,作為國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”(氣象)項目負責人,曾全程參與了2008年北京夏季奧運會和2022年北京冬季奧運會的氣象保障科技研發(fā)工作。提起這相隔14年兩場賽事的氣象保障科技支撐差異,他很有感觸,“北京氣象預報的科技支撐能力大幅提升了,冬奧會和夏奧會的時候已經(jīng)大不一樣!

  陳明軒對比了夏奧會和冬奧會對氣象條件關注的不同:夏奧會在夏天舉行,氣象保障主要關注強對流天氣,像一些短時強降水、冰雹、雷暴、大風等,這些天氣一定程度上會影響奧運賽事,但氣象并不是決定性因素。

  冬奧會則不一樣,氣象條件是冬奧會能否順利舉辦的決定要素之一。因為冬奧會約70%的項目都是雪上項目,比賽地點大部分在地形復雜的山區(qū)。對氣象預報員來說,山區(qū)的氣象條件復雜多變,難度很大,他們需要關注山區(qū)和賽道級別的尺度更小的氣象預報,因為這會對賽事安排、賽事保障、成績評定等產(chǎn)生重要的影響。

  “預報需要特別精細,關注的要素也非常多,有些甚至都是夏奧會的時候沒有提出來的!标惷鬈幷f,為了做好冬奧會的氣象保障,氣象預報要做到“一場一策”,即一個場館一個策略,“不同的競賽項目對氣象條件的要求不一樣,比如跳臺滑雪,風速一旦超過4米/秒,就沒法比賽了,氣象條件非常重要!标惷鬈幣e例。

  同時,氣象預報還要做到“一項一策”,即每一個與氣象條件密切相關的比賽項目就需要一個專門策略,因為不同項目對氣象條件的要求是不一樣的。像這次冬奧會高山滑雪項目的賽前訓練,就因為風的問題推遲了兩天才進行,“像陣性風、能見度、降水相態(tài)等這些氣象要素,都得做出精確的預報!标惷鬈幷f,陣風、降水相態(tài)這些要求,在夏奧會時并沒有提出過。

  變化 2

  氣象信息連接賽事、救援、轉播……

  北京冬奧會期間,氣象部門和999急救中心實現(xiàn)了信息共享,為的就是賽場的應急救援保障。比如高山滑雪項目,萬一有運動員受傷,有可能需要啟動直升機救援服務,而直升機對山區(qū)氣象條件的要求非常高,“直升機對風切變要求極高,它要懸停在空中,放下纜繩,再把傷員拉上去,需要非常穩(wěn)定的氣象條件才可以!币虼,在冬奧會賽事期間,氣象服務團隊與999急救中心可以直接聯(lián)系,共享氣象信息。

  賽事的交通保障也離不開氣象的服務。

  北京冬奧會期間,氣象部門為交通保障指揮調度中心專門研發(fā)了氣象信息服務接口,接入到交通部門的指揮調度平臺。通過氣象數(shù)據(jù)接口系統(tǒng),可以向交管部門提供冬奧三大賽區(qū)(北京、延慶、張家口)、19個場館、16個重要交通樞紐(高鐵站、機場、客運樞紐等)和58個重要酒店(國家會議中心大酒店等)的氣象實況、天氣預報和預警信息,所有的天氣預報預警信息、實況、預報都可以實現(xiàn)共享,每5分鐘更新一次實況信息,每1小時提供一次預報。

  甚至連媒體轉播,都跟氣象條件有著很大的關聯(lián)。陳明軒說,有國外的電視臺詢問他應該如何關注三大賽區(qū)的氣象條件,因為他們需要提前了解當?shù)氐臍庀鬆顩r,為轉播提前做好準備,“把我們冬奧氣象服務的官網(wǎng)發(fā)給他們,氣象預報實時更新,對方一看非常清晰準確,連連稱贊!

  變化 3

  突破多個“國際首次”和“國內首次”

  從“公里級”到“百米級”“分鐘級”的預報,是多大程度的提升?陳明軒說,預報能力水平和精細度,都已無法同日而語。

  2008年夏奧會的時候,北京的氣象預報網(wǎng)格大小為1公里,“當時做到3小時更新一次,在國內甚至國際上都是比較先進的了!

  冬奧會對氣象條件有著極高的要求,對具體格點的預報要求就更高。賽區(qū)一線的氣象預報員,用“一天變四季”“百米不同天”來形容賽區(qū)天氣演變的復雜度。

  陳明軒說,氣象科技團隊曾做過模擬,在延慶賽區(qū)的高山滑雪中心、雪車雪橇中心、冬奧村這3個距離相隔僅幾百米的區(qū)域,模擬得到的風速風向差異卻非常大,“雪車雪橇中心風速七八級,同時冬奧村的風只有二三級!

  做細預報精度,必須有科技支撐。“我們做百米級、分鐘級預報,最后最細做到了67米的網(wǎng)格!标惷鬈幷f,對未來24小時的預報可以實現(xiàn)每10分鐘更新一次,這是夏奧會當時無法實現(xiàn)的。

  這樣的精細度,在歷屆冬奧會上也未曾出現(xiàn)過,在國際上可以說是第一次。往屆冬奧會,只做到了500米網(wǎng)格的氣象預報,并且僅僅是作為參考。

  北京冬奧會還在高精度氣象預報中,加入了人工智能算法。陳明軒告訴記者,賽道上有很多氣象關鍵點位,比如高山滑雪的起終點、超級大回轉的拐點、還有山頂山腰山底這些點位,預報精準度進一步提升,靠的就是人工智能中的機器學習方法。

  團隊通過構建人工智能算法模型進行海量歷史觀測和預報數(shù)據(jù)的擬合特征訓練,從而獲得歷史預報的誤差特征并構建誤差訂正模型,通過誤差訂正模型實現(xiàn)對未來預報的實時“再訂正”。這也是人工智能氣象預報技術第一次應用在冬奧會。

  北京冬奧會還實現(xiàn)了國內首次的冬季山區(qū)加密氣象觀測試驗研究!斑@為整個國家山地氣象學的研究,包括將來開展一些大型的氣象觀測試驗,都提供了比較好的示范!标惷鬈幷f。

  “雙奧之城·看典”

  聚焦“太陽照常升起”

  3位嘉賓揭秘

  冬奧氣象保障

  昨天,2022北京新聞中心“雙奧之城·看典”互動展示活動以“太陽照常升起”為主題,邀請3位嘉賓揭秘氣象保障領域有關監(jiān)測、預報和科技創(chuàng)新的故事。

  “降雪、氣溫、風速、能見度等氣象要素,不僅對冬奧會賽程安排和比賽成績有直接影響,甚至關系到運動員的身體和生命安全。”延慶區(qū)氣象服務組副組長、延慶區(qū)氣象局副局長張曼介紹,為做好延慶賽區(qū)氣象服務保障,北京市氣象局組建的團隊不僅在“十里不同天”的海陀山建設了17套自動氣象站、4套便攜自動氣象站的地面監(jiān)測系統(tǒng),還在賽區(qū)建設了S波段天氣雷達、激光測風雷達的垂直監(jiān)測系統(tǒng),完成了延慶賽區(qū)周邊38套自動氣象站的升級改造工作。張曼透露,這個“三維、秒級、多要素”的氣象綜合監(jiān)測系統(tǒng),是目前冬奧會歷屆賽事中最為稠密的監(jiān)測站網(wǎng)。

  北京冬奧會是近20年內唯一一次在大陸性冬季風主導的氣候條件下舉辦的盛會,相比海洋性氣候,出現(xiàn)大風、低溫、寒潮等極端天氣的可能性更大。北京城市氣象研究院副院長陳明軒介紹,經(jīng)過近四年科技攻關,冬奧氣象科技團隊研發(fā)出了高精度數(shù)值天氣預報模型、多源氣象數(shù)據(jù)快速集成融合模型、大氣渦流尺度數(shù)值模擬計算模型,還使用了人工智能技術和大數(shù)據(jù)技術,形成了冬奧高精度氣象預報系統(tǒng)“睿圖-睿思”。

  “2008年夏奧會時,我們能做到3公里的網(wǎng)格、1小時更新的預報,在國際上已經(jīng)較為領先,而這次冬奧會卻達到了百米級網(wǎng)格氣象預報,24小時預報實現(xiàn)10分鐘更新一次,這是一次質的飛躍!标惷鬈幷f,這不僅是“百米級”業(yè)務預報技術和人工智能預報技術首次服務冬奧會氣象保障,多項技術還填補了國內空白,核心技術做到了完全自主可控,被納入世界氣象組織高影響天氣預報示范項目,可以為國際高影響天氣預報技術研發(fā)和應用提供中國經(jīng)驗。

  在冬奧賽事中,讓賽事主辦方、運動員等及時了解氣象信息,天氣預報員在其中的作用不可或缺。北京冬奧會開閉幕式氣象預報服務保障團隊隊長翟亮,和十幾位隊員剛剛完成鳥巢的服務保障工作。1月份以來,氣候中心就開始對開幕期間天氣的分析和預測,每三天會更新一次天氣預報。1月15日以后進入到中短期預報范圍,一天兩次發(fā)布鳥巢區(qū)域的精細化、多要素氣象服務產(chǎn)品,報告未來天氣趨勢,從24小時到72小時是逐三小時發(fā)布。冬奧會開幕式當天,預報產(chǎn)品進一步細化,從當天6點開始逐小時更新產(chǎn)品和服務,等到正式開幕后對于實況和預報的更新頻率還增加到半個小時、十分鐘一次。

  “雙奧之城·看典”是2022北京新聞中心的一項重要互動展示活動。活動自2月1日起開始持續(xù)至2月20日,每天舉辦一場直播,邀請多名嘉賓結合自己工作在北京、生活在北京、學習在北京的切身經(jīng)歷,講述在其個人視角下真實感人的北京故事,闡釋北京在經(jīng)濟、政治、文化、社會、生態(tài)文明等方面的建設成果和發(fā)展成就。本報記者 任珊

(責編:孟竹、高星)

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