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三问汛期气象防灾减灾③如何赋能?依托科技筑“底蕴” 来源:中国气象报 日期:2020年04月23日08:33

  中国气象报记者 刘钊

  2020年的开局绝不平静,疫情防控工作依然形势严峻,而紧张的汛期防灾减灾工作已迫在眉睫。

  防灾减灾,气象先行;气象保障,科技筑底。如今,一批最新科技成果已经投入汛期气象服务的“战场”,为这场艰巨的战役提供了得力“武器”。

  监测在先,时刻捕捉风云变幻

  4月1日,我国地面气象观测自动化改革从全国试运行切换为正式业务运行。

  简单一句“由人工转入自动”很难概括这次切换的全部意义,其背后凝聚了无数气象人的智慧,是气象观测现代化的象征之一。实时监控显示,地面气象观测自动化改革正式业务运行后,观测频次比人工观测约提高4倍到8倍,数据量比人工观测约增加10倍;观测数据传输用时由分钟级优化至秒级,到报完整率达99%以上,传输频次从5分钟缩短至1分钟。

  日趋精细、准确的观测,为汛期气象服务提供了越来越可靠的第一手材料。不仅如此,气象部门还精益求精,层层为精准“加码”。

  汛期来临前,国家气象信息中心对多源融合实况分析系统进行升级,运算效率提升近一倍,地面-卫星二源融合降水时效从12分钟减少到9分钟,由地面-卫星-雷达三源融合的降水实况分析产品生成时效由58分钟优化至约20分钟,而输入雷达降水数据时效由37分钟缩短至约16分钟。作为预报的前置环节,实况数据生成效率的提升,无疑也意味着预报时效的进一步提升。

  而基于气象探测中心观测实况实时分析系统(ORTAS)的台风产品,也将在今年台风气象服务中大展身手。中央气象台首席预报员张玲对基于观测实况分析系统的台风产品的表现抱以期待:“探测中心的台风产品,将我脑海中对台风的想象变成了现实。”

  上述台风产品,基于实况格点数据,运用三维可视化技术开发,可对台风进行三维立体跟踪,监测三维流场、风圈、台风中心垂直结构等,直观展现台风在运动中结构和强度的变化历程,真实描绘台风垂直中心上下层的移动速度,能明显看出台风中心或垂直或倾斜或断裂的变化轨迹。今年台风来袭时,这种新颖直观的监测服务,将给予预报员更可靠的支撑。

  对台风严阵以待的,还有国家卫星气象中心的遥感应用新技术。利用风云卫星连续、快速扫描的能力,对台风快速定位、定强,是该中心当下的研究重点。新技术还将挖掘风云卫星对台风是否发生的预测能力,对初生台风进行迅速定量判识和计算。此外,风云卫星还将在强对流天气方面发挥作用,综合利用云、闪电、对流初生、不稳定指数等多种产品,可进行局地强对流初生的判识,快速生成结果。

  远近并重,不断提升预报质量

  “夫未战而庙算胜者,得算多也。”对于汛期气象服务这场战役而言,对气候年景的准确把握,无疑就是指示方向的“庙算”。承担这项重任的国家气候中心,凭借一系列新投入运行的业务系统,以及不断丰富的预测产品,对给出的预报结论充满信心。

  基于高分辨率气候系统模式建立的次季节至季节预测系统,已于2019年11月投入准业务运行,可不断为汛期提供预测产品。中国多模式集合预测系统(CMME1.1)于2019年12月投入业务运行,可提供气候现象、汛期气温降水多模式集合预测产品。

  国家气候中心改进的台风延伸期客观预测方法为台风预测预报提供了更坚实的科技后盾。这一方法增强了对西北太平洋台风活动频次、生成源地、活动路径的延伸期客观预测能力。此外,随着汛期的进展,夏季风推进、雨季到来这些影响重大的事件,都将由雨季监测诊断预测一体化产品紧密监视,为防汛一线输送最准确的情报。

  对远景的展望,是做好汛期气象服务的前提,而对每次天气过程的精准预报,则是做好汛期气象服务的核心。国家气象中心针对负有预报重任的全球/区域同化预报系统(GRAPES)的多项业务系统进行了升级。

  聚焦我国,局地强对流、雷暴是汛期最常见、危害也最严重的灾害性天气。专门针对强天气预报的GRAPES_MESO 3公里模式已经业务化运行,实现全国范围内公里级分辨率的极端天气预报能力。放眼亚洲,台风的生成、发展乃至登陆、消亡,始终是汛期的关注焦点。覆盖亚太地区的9公里分辨率GRAPES_TYM系统业务化运行后,台风强度预报将有所改进。

  在全球范围内,GRAPES_GFS全球模式业务系统实现升级,四维变分同化分析效果明显优化。“基于GRAPES_GFS模式的精细化化气象要素预报系统V2.0”与“全球城市天气客观预报系统V1.0”均已业务运行。这两个系统可以直接支撑全国和全球城市预报业务。在此基础上,智能网格预报质量不断提升。基于全网格滚动建模理论的“格点化模式输出统计快速更新系统GMOSRRV1.0”实现业务试运行,实时提供气温、风、相对湿度等连续要素滚动订正产品。

  人工智能的身影,也出现在预报技术的“储备库”中,基于AI的天气分析预报技术研究,在雷达回波、闪电外推、台风强度分析、海雾智能判识等方面已经初步显效。

  精益求精,服务触角深入细节

  在疫情防控的核心地带湖北,气象服务的脚步从未因疫情影响而停下。基于湖北省气象预报服务业务一体化平台,湖北气象部门实现了气象服务产品的智能化、自动化制作和快速推送。不仅如此,武汉中心气象台克服种种困难,联合南京信息工程大学开发部署了武汉市强对流天气短临监测预警平台。基于多种观测资料的综合应用,以及最新的大数据挖掘技术,这一平台将成为应对汛期高发的短时强对流天气的技术保障。

  同样致力于攻克短时强降水这一技术难点的,还有中国气象局公共气象服务中心。近年来,该中心致力于利用人工智能机器深度学习技术研发气象服务产品。在今年汛期,这款基于深度学习超分辨降尺度法研发的全国范围1公里×1公里精细化格点降水预报产品将开展试用和检验,将提供0天至3天逐小时,4天至10天逐3小时的降水预报。精细的格点,对地形、温度、湿度、风速、风向的综合考虑,都将提升降雨预报的精准程度。

  在超大城市上海,曾在第二届进博会上亮相并受到关注的城市精细化管理气象“先知系统”2.0升级工作正在进行。在这个升级版本中,健康气象、城市网格化管理、交通和建筑工地4个场景的气象服务技术、产品和机制将得到重点强化。用户会发现,自己收到的气象服务产品除了常规强天气预警信息外,还包含强天气对城市带来的影响等。而在后台,应各级城市运行管理系统和基层应急管理单元需求提供的多源气象服务数据接口“气象智能插件1.0”可供政府决策、城市运行管理部门等“即插即用”,在强天气发生前提供决策支撑。(王璠 陈克垚 赵培涛 高迅芝对本文有贡献)

  (来源:《中国气象报》2020年4月23日一版 责任编辑:张林)



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