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苦练“驭”风之术 来源:中国气象报社 日期:2022年02月03日12:01

  风起、雪扬,脚踩在冬奥赛场的雪面上发出沙沙的声响。春节前夕,记者一行深入北京2022年冬奥会和冬残奥会(以下简称“北京冬奥会”)张家口赛区。站在国家跳台滑雪中心“雪如意”的脚下仰望顶峰,感受百米落差带来的压迫感。

  冬奥赛场,气象保障人员如何巧“追”风?运动员又如何高效“驭”风?

   初见:赛事需求下了“挑战书” 

  “驭”风而行的冰雪运动,对风的微妙变化是敏感的。

  在张家口赛区,“雪如意”的大跳台和标准台落差分别约为136米和115米。运动员从上面一跃而下,不仅考验滑行速度、起跳时机、起跳方向等技术把握的程度,也考验着心理素质。而起跳点到落地点之间风速风向的细微差异,不仅会影响选手飞行姿势、距离、风力补偿等多项打分,而且还会影响运动员的安全。

  空中技巧风速不能大于5米/秒,跳台滑雪风速不能大于4米/秒、越野滑雪和单板滑雪等要求1分钟平均风速不超10米/秒 ……在众多参赛项目中,风无疑成为比赛影响最大的气象要素之一!

  赛事需求下了“挑战书”,气象服务如何应对?

  气象预报要精准、精准、再精准!张家口赛区气象服务团队从成立之初就开启了“跟风较劲”的模式。

  “预报赛场的风,需要有‘三维场’的概念。”河北省气象台副台长、张家口赛区气象服务团队负责人王宗敏表示,空中技巧和跳台滑雪等项目在户外开放空间中进行,需要预报员对赛场地形地貌特征、局地环流特点等了然于胸。

  为了解赛场地形地貌对风的影响,气象服务团队运用多种手段苦练“追风之术”,与变幻莫测的风数次交锋、磨炼本领。

  交锋:观测试验“轮番上阵” 

  张家口赛区“山连山,连绵不断,沟套沟,其数无穷”,地形十分复杂,不同强度的风“路过”此地,会有不同的迂回“走位”。精细预报赛道上不同点位的风向风速,需要预报员能“看清”风的走势,而这是传统预报中少有的需求。

  风无形、云无相,如何帮助预报员“看到”风?

  借助有形之物“看”——燃放彩色烟条,从不同机位观测烟雾的移动方向与扩散速度,并收集观测数据,建立对赛场风场的立体感知。

  借助观测设备“看”——用气球测风,观测气球的移动轨迹,计算空中水平风速风向。这个特殊制作的小气球里充入氦气和空气,让气球中的空气密度与现场的空气浮力达成一致,成为“平衡球”。当无风的时候,气球可以稳定悬浮在空气中,而当有风时,气球的飘行路径能很好显示气流的行进方向和速度。

  “看”风是第一步,精确获取地面到高空的详细风场数据,建立三维风场模型,则是准确预报的关键。

  然而大气边界层精细结构,对观测数据的时间和空间分辨率要求高,地面常规气象观测和无线电(气球)探空观测亦常常难以满足。

  于是,气象服务团队尝试使用系留气艇进行探测。据介绍,系留气艇具有机动性强、数据采样频率高的特点,能有效采集到地面至一公里高度的气象要素较为精细的垂直分布,对赛场附近的大气边界层探测发挥重要作用。

  “但它也很‘娇气’!”王宗敏表示,系留气艇膜很薄,且容易破损,充气费用高昂,每一次的放飞探测,大家都“铆足了力气”。

  事实上,烟条、气球、系留气艇、气象无人机等探测方法均具有科研试验性,很难作为长期连续的业务观测手段来获得持续稳定的气象数据。而实现冬奥赛时“百米级、分钟级”的精准预报,离不开“三维、秒级、多要素”的监测站网布局。

  落子:布精密监测网 谋精准预报局 

  传统的气象站点观测只能得到近地面的数据,那么空中的数据该怎样获取?

  自2018年以来,气象服务团队每年冬季都在张家口赛区部署测风雷达,以监测赛区三维风场。其中部署最多的是2021年——11部激光测风雷达、6部三维超声风速计。

  “赛时运动员从起跳到降落时间以秒为计,对气象数据的需求必须是秒级的。”王宗敏指出。

  气象服务团队“搬”来了一款形状像大熊猫的激光测风雷达。这款具有测量精度高、分辨率高、探测范围广、响应速度快等特点的雷达,能提供更为精细的小尺度天气系统的三维风场结构。

  经过多年探索,如今团队已逐渐掌握了云顶滑雪公园场馆群、古杨树场馆群所在山地的局地环流特征,构建了不同天气类型下核心赛区精细化风场模型,研发出一批精细到分辨率50米的风场分析、分辨率50米的精细化的实况分析产品,并接入崇礼精细化气象要素分析系统等,能够为预报决策提供参考。

  就在刚刚过去的北京冬奥会正式赛之前的最后一场“相约北京”冬奥测试赛,即2021—2022国际雪联跳台滑雪洲际杯及北欧两项洲际杯赛中,团队提前捕捉到冷空气大风的“足迹”。根据预报结论,组委会临时决定将最后一场比赛提前一个半小时进行,成功躲避大风,测试赛圆满完成。

  (作者:王若嘉 王旭海 责任编辑:张明禄)



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