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为国际高影响天气预报技术研发应用提供中国经验 北京冬奥气象保

发布日期:2022-02-18 10:05   来源:未知   阅读:

  为国际高影响天气预报技术研发应用提供中国经验 北京冬奥气象保障创多个首次

  原标题:为国际高影响天气预报技术研发应用提供中国经验 北京冬奥气象保障创多个首次

  从2008年北京夏季奥运会,到2022年北京冬季奥运会,14年白驹过隙,北京的气象预报能力已不能同日而语,气象预报科研能力大幅提升。在北京冬奥会上,气象预报保障实现了多个国际、国内首次。

  北京城市气象研究院副院长陈明轩,作为国家重点研发计划“科技冬奥”(气象)项目负责人,曾全程参与了2008年北京夏季奥运会和2022年北京冬季奥运会的气象保障科技研发工作。提起这相隔14年两场赛事的气象保障科技支撑差异,他很有感触,“北京气象预报的科技支撑能力大幅提升了,冬奥会和夏奥会的时候已经大不一样。”

  陈明轩对比了夏奥会和冬奥会对气象条件关注的不同:夏奥会在夏天举行,气象保障主要关注强对流天气,像一些短时强降水、冰雹、雷暴、大风等,这些天气一定程度上会影响奥运赛事,但气象并不是决定性因素。

  冬奥会则不一样,气象条件是冬奥会能否顺利举办的决定要素之一。因为冬奥会约70%的项目都是雪上项目,比赛地点大部分在地形复杂的山区。对气象预报员来说,山区的气象条件复杂多变,难度很大,他们需要关注山区和赛道级别的尺度更小的气象预报,因为这会对赛事安排、赛事保障、成绩评定等产生重要的影响。

  “预报需要特别精细,关注的要素也非常多,有些甚至都是夏奥会的时候没有提出来的。”陈明轩说,为了做好冬奥会的气象保障,气象预报要做到“一场一策”,即一个场馆一个策略,“不同的竞赛项目对气象条件的要求不一样,比如跳台滑雪,风速一旦超过4米/秒,就没法比赛了,气象条件非常重要。”陈明轩举例。

  同时,气象预报还要做到“一项一策”,即每一个与气象条件密切相关的比赛项目就需要一个专门策略,因为不同项目对气象条件的要求是不一样的。像这次冬奥会高山滑雪项目的赛前训练,就因为风的问题推迟了两天才进行,“像阵性风、能见度、降水相态等这些气象要素,都得做出精确的预报。”陈明轩说,阵风、降水相态这些要求,在夏奥会时并没有提出过。

  北京冬奥会期间,气象部门和999急救中心实现了信息共享,为的就是赛场的应急救援保障。比如高山滑雪项目,万一有运动员受伤,有可能需要启动直升机救援服务,而直升机对山区气象条件的要求非常高,“直升机对风切变要求极高,它要悬停在空中,放下缆绳,再把伤员拉上去,需要非常稳定的气象条件才可以。”因此,在冬奥会赛事期间,气象服务团队与999急救中心可以直接联系,共享气象信息。

  北京冬奥会期间,气象部门为交通保障指挥调度中心专门研发了气象信息服务接口,接入到交通部门的指挥调度平台。通过气象数据接口系统,可以向交管部门提供冬奥三大赛区(北京、延庆、张家口)、19个场馆、16个重要交通枢纽(高铁站、机场、客运枢纽等)和58个重要酒店(国家会议中心大酒店等)的气象实况、天气预报和预警信息,所有的天气预报预警信息、实况、预报都可以实现共享,每5分钟更新一次实况信息,每1小时提供一次预报。

  甚至连媒体转播,都跟气象条件有着很大的关联。陈明轩说,有国外的电视台询问他应该如何关注三大赛区的气象条件,因为他们需要提前了解当地的气象状况,为转播提前做好准备,“把我们冬奥气象服务的官网发给他们,气象预报实时更新,对方一看非常清晰准确,连连称赞。”

  从“公里级”到“百米级”“分钟级”的预报,是多大程度的提升?陈明轩说,预报能力水平和精细度,都已无法同日而语。

  2008年夏奥会的时候,北京的气象预报网格大小为1公里,“当时做到3小时更新一次,在国内甚至国际上都是比较先进的了。”

  冬奥会对气象条件有着极高的要求,对具体格点的预报要求就更高。赛区一线的气象预报员,用“一天变四季”“百米不同天”来形容赛区天气演变的复杂度。

  陈明轩说,气象科技团队曾做过模拟,在延庆赛区的高山滑雪中心、雪车雪橇中心、冬奥村这3个距离相隔仅几百米的区域,模拟得到的风速风向差异却非常大,“雪车雪橇中心风速七八级,同时冬奥村的风只有二三级。”

  做细预报精度,必须有科技支撑。“我们做百米级、分钟级预报,最后最细做到了67米的网格。”陈明轩说,对未来24小时的预报可以实现每10分钟更新一次,这是夏奥会当时无法实现的。

  这样的精细度,在历届冬奥会上也未曾出现过,在国际上可以说是第一次。往届冬奥会,只做到了500米网格的气象预报,并且仅仅是作为参考。

  北京冬奥会还在高精度气象预报中,加入了人工智能算法。陈明轩说,赛道上有很多气象关键点位,比如高山滑雪的起终点、超级大回转的拐点、还有山顶山腰山底这些点位,预报精准度进一步提升,靠的就是人工智能中的机器学习方法。

  团队通过构建人工智能算法模型进行海量历史观测和预报数据的拟合特征训练,从而获得历史预报的误差特征并构建误差订正模型,通过误差订正模型实现对未来预报的实时“再订正”。这也是人工智能气象预报技术第一次应用在冬奥会。

  北京冬奥会还实现了国内首次的冬季山区加密气象观测试验研究。“这为整个国家山地气象学的研究,包括将来开展一些大型的气象观测试验,都提供了比较好的示范。”陈明轩说。(骆倩雯)