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新时代气象人才风采丨曹勇:勇闯科研“无人区” 来源:中国气象报社 日期:2025年09月26日10:29

每个周一早晨,曹勇都会准时踏上从北京开往雄安新区的高铁。1小时后,再换乘半小时出租车才能抵达单位——眼下,雄安新区的地面轨道交通仍在紧锣密鼓建设中。自雄安气象人工智能创新研究院(以下简称“雄安研究院”)成立以来,身为国家气象中心天气预报技术研发室主任、中国气象局人工智能天气预报模型重点创新团队首席科学家的他,便与团队成员扎根雄安,全心投入气象人工智能模型的研发攻坚。这段不算太顺畅的通勤路,他每周往返一次,已坚持一年多。未来一段时间,这里仍将是他的“主战场”。

从大学时“误打误撞与气象结缘的少年,到如今站在气象行业“风口”的领航者,曹勇在这条路上走了二十余年。回望来时路,他说自己的每一步前行,都恰好踩着气象事业发展的节拍。这些脚印背后,是内心对科研的热爱,是时代浪潮的推动,亦是团队与平台所给予的底气。

择路深耕,创新在思考中发芽

人生的道路总有许多岔口,面临着大大小小的选择。

当年报考南京大学时,曹勇填报的是物理专业,后被调剂到大气科学专业。“录取后高中同学问我大气科学是不是研究大型机器的,我也说不上来,只觉得应该和天气预报沾点边。”直到大三开始学习《天气学原理》等专业课程,他才真正“走进”这门学科。

“原来冷空气与暖空气不是简单的重则沉底、轻则上浮,而是在地球自转的影响下,倾斜着形成独特的锋面系统。”那些藏在天气变化里的规律,给了曹勇看待科学问题的全新视角,自然本身的美感也深深吸引了他。加上物理、化学底子扎实,他开始喜欢并擅长这门学科。“大气科学不就是把物理、化学的知识,落到真实的地球科学场景里吗?”后来,对计算机也深感兴趣的他,发现通过数据挖掘,能更深入地了解天气演变,解决预报问题。这份兴趣,成为他扎根气象科研领域的起点。

2010年,硕士毕业的曹勇入职中央气象台,成为一名“北漂”预报员。从小在江苏长大的他初到北京时,干燥的气候、快节奏的生活曾让他有些不适。“但这么多年下来,我从没后悔当初的选择。”他坦言,国家气象中心的平台底蕴、中心领导的格局与支持,给了想做事的人更多试错和突破的机会。“如果当时回老家,可能遇不到这么多一起攻坚的伙伴,也不会有系统化科研的条件。”身边同事的优秀像一面镜子,总在提醒他“要做更有价值的事”。

曹勇在预报工作中不断梳理思路、积累客观预报技术经验。本人供图

在天气预报室当预报员的12年,是曹勇最“接地气”的一段时光。每天盯着卫星云图、雷达回波,分析天气图变化,应对暴雨、寒潮、台风等各种天气,他对不同天气的发生发展规律,以及数值预报模式的偏差,有了最直观的感知。

起初那些年,他常值小夜班,从晚8点到凌晨2点,手工绘制四五张天气图,等压面上的线条、温度梯度的标注,一笔都不能错。这段经历积累了他面对天气过程的“手感”,也让他发现了不少业务里的“堵点”——手工绘图效率低、6小时降水预报绘制图有时和24小时预报“对不上”……“为什么不能用客观方法解决这些问题?”这个念头,在他心里埋下一颗种子。

2011年,行业内已有自动化绘图的技术雏形,但需要结合预报业务做转化、调优。没有项目支持,也没有领导安排,曹勇和几个年轻同事自发查资料、写代码,反复调试参数,终于将手工绘图升级为自动化生成模式。

后来,中央气象台首席预报员张芳华的一个项目,给了曹勇扎实实现“客观化预报”构想的机会。在中心统一指导与支持下,他们聚焦6小时降水预报,从历史数据中挖掘规律,结合预报员的经验,研发出自动化预报产品——不仅让6小时与24小时降水预报协调一致,在准确率上还有了显著提升。这项技术成果,直接推动了中央气象台降水精细化预报业务的集约化发展,从此,预报员能把更多精力放在复杂天气的研判上。

“其实很多改革创新,都是从解决一个小问题开始的,我们从不是为了创新而创新,而是看到了业务的需求,为了解决实实在在的问题。”曹勇说。

从2013年就和曹勇一起共事的宫宇,至今仍记得他当初解决问题的那份果决。“在技术研发中,他擅长将复杂的数量问题、棘手的繁杂事务高效地拆解梳理,条理清晰地细化分工,从根本上提升工作效率。”

谈及初入职场的年轻人如何确定职业发展方向时,曹勇用自己的经历作答:“团队安排方向很关键,但个人兴趣、自我定位、付诸行动更为重要,越早确定攻关方向,对未来发展越有利。”

寻求突破,只为解决实实在在的问题

2014年,在中国气象局部署推进下,国家气象中心牵头引领全国发展全覆盖、无缝隙、精细化的智能网格预报业务体系,曹勇加入了研发团队。谈到自己负责的无缝隙降水预报,曹勇先从老百姓的感受说起。“大家看天气,最在意的就是下不下雨。温度差一两度其实没特别直接的感受,但说下雨却没下,或是没说下雨却下了,体验就完全不一样。”

“过去大家做降水预报,一上来就依赖数值预报模式,特别是年轻预报员缺少经验积累,对模式的依赖度更高。”曹勇解释,短中期降水预报的核心在于精准把握降水强度和落区,其中落区问题更为复杂。老预报员能凭经验订正误差,但在客观预报方法中,这份“手感”如何通过技术实现?他琢磨了许久。翻遍国内外相关文献后,他发现这个问题与计算机图像学里的“图像匹配”原理相似。“就像手机拍全景照,要把画面对齐。如果把雨带当作一个‘物体’,就能发现模式预报区域和实际降水区域的差异性。”如此,总算把客观预报中位置偏差的难题解决了,进一步提高了短中期降水预报的准确率。

曹勇在气象科技活动周期间讲解气象智能数字预报技术。本人供图

此外,由于强降水天气的突发性,每天固定时次的预报已不能满足防灾减灾的需要。2017年,曹勇和团队从时效出发,研发滚动预报,从小时级到分钟级,一点点压缩更新间隔,推动了国家气象中心短临降水预报业务的发展。

2014年到2024年,智能网格预报从技术原型试验、技术落地部署到业务化应用,再到智能网格预报系统从1.0版本启动迭代,曹勇全程参与其中。其间,他主持研发的无缝隙快速滚动更新降水预报技术和系统,包括分钟级降水临近预报、快速滚动更新降水短时预报、多模式自适应集成降水短中期预报等,解决了许多预报中实实在在的“问题”。

2022年,曹勇调任国家气象中心天气预报技术研发室副主任,角色转变让他面临新的挑战。从一个人写代码,到带领近二十人的团队做研发,他说自己的“满足感”变了样。

“以前在办公室熬夜写代码,抬头看到日出的那一刻,感觉就像打赢一场小仗。”曹勇回忆,如今他更像一名“蓝图设计师”,要考虑团队每个人的专长,谁适合做基础研发,谁适合对接业务,谁擅长和外部门合作……看着团队成员在各自领域快速成长,他感到由衷的欣慰。“曹主任既能与业务骨干默契配合,也能耐心引导成长中的同事,是团队凝聚力的核心。”同事曾晓青评价道。

曹勇接受央视新闻记者采访。本人供图

2022年,人工智能技术在气象领域的应用进入爆发期,国内企业与科研机构陆续推出气象人工智能模型。为抢抓发展机遇,2023年,中国气象局印发《人工智能气象应用工作方案(2023—2030年)》,明确提出加强人工智能气象应用基础支撑能力建设、开展人工智能气象应用前沿科技研究、统筹推进人工智能研发和气象业务应用、优化气象人工智能应用政策环境等重点任务。

“作为气象部门的科研业务单位,我们需要打造自己的人工智能核心团队。”同年,曹勇牵头组建人工智能天气预报模型研发团队。

从2023年起,团队与清华大学联合开展人工智能全球中短期预报系统“风清”的研发。经过一年的研发、构建与调试,2024年6月,“风清”1.0版正式发布,可自动生成0至15天、逐6小时更新、25公里分辨率的69项全球气象预报产品。2025年,“风清”1.1版正式定版,新增降水、百米风、日照等11项气象预报要素,进一步提升对于多行业、多场景的服务支撑。

2025年7月,“风清”在华北暴雨预报服务中交出了亮眼答卷:北京、河北的降雨落区和量级预报,精准贴合天气实况。“地方气象部门的同事反馈,‘风清’预报产品让他们心里更有底,防汛部署更精准。”这份信任,让曹勇和团队更觉肩上担子之重。

一切只是开始。投入人工智能的浪潮,更多未知的高峰尚待攀登,更多挑战即将开启。

拥抱变化,追逐时代的风

“科技是第一生产力,创新是第一动力,人才是第一资源。”——雄安科创中心园区入口处的这句话,是这里的精神指引。

九月的雄安,少了都市的喧嚣。走进雄安研究院,一股清新静谧又富有活力的气息扑面而来。

“我们的新址正处于装修收尾阶段,下个月就能搬迁。”曹勇介绍,目前的临时办公点虽不大,但氛围很踏实。在这里,时间似乎也慢下来,每天能有整块时间和团队一起写程序、改模型。“局里把我们放在雄安,就是希望大家沉下心搞研发。”

2024年1月,中国气象局与河北雄安新区管理委员会签订共建雄安研究院合作备忘录,推动构建气象人工智能产学研用一体化格局。此时,已任国家气象中心天气预报技术研发室主任的曹勇接到一个新任务——前往雄安,作为副院长参与组建雄安研究院,牵头人工智能天气预报模型研发。

“当时心里激动又忐忑。”曹勇坦言,激动的是中国气象局把气象人工智能研发团队集中到雄安,给了大家一个放开手脚打拼的舞台;忐忑的是陌生的环境、全新的机制与快速变化的领域,日常工作该如何推进,这都需要摸着石头过河。

最大的挑战,是要做出“差异化”的人工智能模型。当时,市场上已有盘古、FourCastNet等气象人工智能模型。曹勇和团队反复研讨:“我们的模型和它们有什么不一样?”最终,他们确定“物理机理+数据驱动融合”的技术框架,把气象物理机理创新融入模型设计,让人工智能不仅“知其然”,还将“知其所以然”。

当时,主流气象人工智能模型大多局限于对观测资料的时空交互建模,却无法理解天气演变背后的物理逻辑,只能依靠数据关联性进行判断。而曹勇团队主攻的“风清”正是在大气物理融入和可解释性方面作了核心攻关:通过将大气多尺度时空交互变换为隐空间的状态转移,在实现高效计算的同时,为预测结果提供物理可解释性依据。

具体技术细节虽复杂,但核心逻辑很清晰:不只是让数据“说话”,还要让模型懂“为什么这么说”。曹勇举例:“比如雨带移动受地形抬升影响,台风强度变化和海温、自身结构相关——这些老预报员深耕多年总结的物理逻辑,都成了模型的‘底层知识’。有了这个框架,未来能把更多专业知识加进去,模型就有了持续的生命力。”

“雄安研究院身处国家战略、气象高质量发展和人工智能发展的交汇点,具有重要的时代先导意义。”雄安研究院副院长俞海洋评价,曹勇正是这个时代中敢担当、擅协作、具有战略性思维的人才杰出代表。

曹勇在雄安研究院。闫泓 摄影

如今的雄安研究院,已有4支核心团队,涵盖天气、气候、端到端预报、大语言模型等研发方向,曹勇带领的团队主要负责天气预报方向。在他的规划里,未来1至2年,团队将建成覆盖短临到延伸期、全球到区域的体系化天气预报人工智能模型;同时,要把技术辐射到地方,让国家级技术在更广泛的业务工作和技术服务中“落地生根”;此外,将拓展对低空经济、新能源等行业的服务。谈及这些时,他语气平实,不像在谈论宏大蓝图,更像在梳理即将推进的具体工作。

在团队成员杨绚眼里,曹勇最厉害的是总能在快节奏里找对方向。“人工智能领域不是‘不进则退’,而是‘不快则退’——今天的新技术,可能明天就会落后。曹主任总能提前预判研发重点,让团队始终踩在关键节点上,从不会手忙脚乱。”杨绚说。

九三阅兵那天,曹勇和同事们一起观看直播,不少同事忍不住红了眼眶。“那种自豪感特别强烈,国家的进步里,有每个行业的坚守。” 谈及对爱国精神的理解,他说,“爱国不是虚言,对我来说,就是守住咱们国家气象人工智能在国际上的第一梯队地位,更好地支撑预报和服务,为防灾减灾出力。”

周五,曹勇踏上返回北京的高铁,妻子和尚且年幼的儿子等着他回家团聚。这一年多来,家人默默的支持和付出,是他往返路上最温暖的底气。窗外的风景向后倒退,他的思绪却常常停留在雄安的办公室里:那里有团队成员熬夜调试的模型,有刚收集的数据,还有未完成的研发计划。

“这条路很长,但只要把握好方向,一步一步走,总能看到更多风景。” 曹勇说。在国家气象中心和雄安气象人工智能研究院的支持下,他期待更多人才加入团队,期待以“风清”为核心的体系化天气预报模型更加精准,更期待气象人工智能技术为更多人“遮风挡雨”。

(作者:闫泓 责任编辑:郭曼如)