“百米級、分鐘級”氣象服務爲冬奧比賽提供有力保障

“百米級、分鐘級”氣象服務爲冬奧比賽提供有力保障，與夏季奧運會相比，冬奧會戶外賽場環境往往更復雜，更加依賴氣象條件，“百米級、分鐘級”氣象服務爲冬奧比賽提供有力保障。

“百米級、分鐘級”氣象服務爲冬奧比賽提供有力保障1

作爲冬奧會的重要保障內容之一，氣象服務保障備受關注。北京市政協委員、中國氣象局地球系統數值預報中心主任姚學祥在召開的北京市政協十三屆五次會議上接受記者採訪時表示，中國完全依靠自己的力量保障北京冬奧會，“百米級、分鐘級”冬奧氣象服務技術是一大亮點。

依靠中國自己的力量保障北京冬奧會

2008年北京奧運會，世界氣象組織曾專門組織由世界發達國家和先進預報中心參與的奧運氣象服務預報示範項目(FDP)和研究示範項目(RDP)，保障了2008年北京奧運會，也促進了中國氣象服務能力提升。

“與夏季奧運會相比，冬季奧運會是更加依賴氣象的盛會。”姚學祥表示，氣象是冬奧會成功舉辦的關鍵因素，風速、風向、溫度、溼度、能見度、雨雪、雷電、霧霾等直接關係到賽事的舉辦、運動成績和運動員安全。各項冬奧賽事對氣象條件要求各異、近乎苛刻，精準預報復雜地形下的山區賽場天氣，更是難上加難。

這些年來，中國科技實力和氣象預報技術有了很大提高。姚學祥談到，這次改變了以往幾屆夏奧會、冬奧會的做法，沒有實施世界氣象組織示範計劃，而是完全依靠中國自己的力量保障北京冬奧會。

百米級分鐘級前沿技術幫助賽事尋找“窗口期”

氣溫太高雪道會溶化、氣溫太低運動員動作會僵化、風大了比賽可能得改期、溼度變化能改變冰面雪道摩擦力影響成績、能見度低會影響運動員和裁判員視線……山地氣象可謂“一天變四季”，冬奧氣象預報是國際公認的難題。

氣象部門提出，要提供同期世界最高水平的氣象服務，服務標準達到“一項一策”，提供氣象“百米級、分鐘級”的精準微播報。

姚學祥表示，這是基於冬奧賽事實際需求及賽場具體環境提出的，也是根據科技實力提出的。要幫助各項賽事尋找適合的“窗口期”。

據瞭解，2013年，氣象部門就已圍繞北京、張家口等地氣候背景開展研究，並陸續建成多個氣象站，爲申辦冬奧會提供服務保障。2015年，北京申冬奧成功後，氣象科技攻關緊鑼密鼓開展起來。2019年底，冬奧賽區三維立體氣象觀測站網基本建成，能滿足複雜山地及超大城市的雙重服務需求。

時任北京氣象局局長的姚學祥，參與了冬奧申辦與籌辦，並曾擔任冬奧氣象中心主任。姚學祥表示，目前氣象部門已掌握了冬奧氣象服務關鍵技術，開發了先進的冬奧氣象服務系統，例如逐小時循環的一千米分辨率數值天氣預報模式、百米級分鐘級集成預報技術、先進的立體探測技術、AI氣象應用技術等。

“集精兵強將之智，加上對歷次重大活動氣象保障經驗的.積累與傳承，相信冬奧氣象服務能做好。”姚學祥提出，科技冬奧之氣象精密監測、精準預報、精細服務技術成果在冬奧會之後要及時轉化，應用於日常氣象服務和汛期氣象保障，提高城市和山區防災減災能力。

打造世界一流數值預報創新中心

作爲現代氣象事業發展最核心的技術，數值預報堪稱氣象領域的“芯片”和“國之重器”。

2021年9月30日，中國氣象局地球系統數值預報中心揭牌成立，開啓中國數值預報業務能力建設新紀元。姚學祥成爲首任“掌門人”。

中國的數值天氣預報研究始於20世紀50年代，是國際上較早開展數值天氣預報的國家之一。到20世紀80年代，數值預報業務進入發展階段，主要採取“引進、消化、吸收、再創新”的開發模式。

姚學祥表示，數值預報中心要通過自主創新，加快全球/區域同化預報系統核心技術的發展及應用，使其成爲現代天氣業務發展的持續動力。

他表示，要建立地球系統大氣圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈5大圈層相互作用的地球系統模式。未來，從“分鐘級”監測到月、季、年、年代際無縫隙預報預測將變成現實，更好地服務於人類的生產生活、防災減災、應對氣候變化。

氣象工作需要科技底氣。“我們現在所做的，不僅是爲了今年、明年，更是爲了在未來打造世界一流的數值預報技術創新高地和人才中心。”姚學祥說。

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2021年初，中央氣象臺成立冬奧技術攻堅團隊，在“智慧冬奧2022天氣預報示範計劃”第一次技術橫向評測中，多項產品檢驗效果突出，獲得了參加2022年北京冬奧會氣象保障技術支撐正式資格！

“不斷優化、不斷改進，研發出更好的客觀預報產品，成爲預報員判斷天氣趨勢的‘利器’，爲預報員提供更優的預報起點。”中央氣象臺冬奧預報技術保障團隊技術負責人代刊說。

技術比拼——滿足冬奧高精準預報需求

與夏季奧運會相比，冬奧會更加依賴氣象條件，主要體現在戶外賽場環境往往更復雜，影響賽事的氣象要素預報難度更大，賽事開展對預報時間精細度要求高。以高山滑雪賽道爲例，賽場環境水平距離短、垂直落差大。海拔落差每一百米，氣象環境就有天壤之別；翻過一道山樑，又是另一番光景。

對於預報來說，則會面臨山區複雜地形下“一天變四季”“十里不同天”的考驗，站點預報以及常規的網格差值預報難以滿足賽事保障需求。不同的比賽項目又對氣象條件閾值有不同的要求，因此，要對風、氣溫、能見度、雨雪相態等要素進行監測預報。特別是雪上項目賽道風場突變性強，太陽多曬一會兒，或者一朵雲飄過來，都會讓風發生變化。運動員在高速下滑過程中，極易受到賽道突變的縱風及橫風影響。

縱觀歷屆冬奧會氣象服務保障，國際上並沒有成熟的、完全適用於北京冬奧會的可移植技術方案。因此，北京冬奧會氣象服務保障挑戰大、科技攻關難度高，很多技術可以說是從零起步。

2020年3月，中國氣象局啓動“智慧冬奧2022天氣預報示範計劃”（以下稱“示範計劃”），徵集國內優秀高分辨率區域數值天氣模式和人工智能等客觀預報技術、方法和系統。預報示範內容，以提供預報員直接參考的地面氣象要素預報產品爲主。在此過程中，團隊人員不斷深化對賽區天氣基本規律的認識，加大對模式釋用、概率預報等針對性的技術開發；強化數值預報解釋應用技術，研究精細到比賽場館及賽道不同地點的賽事氣象風險預報預警技術，從而提高冬奧運天氣預報保障能力。

精準研發——讓客觀預報產品更精細

中央氣象臺在現有網格預報技術基礎上升級改進相關產品，在預報時空分辨率、預報產品類型、高影響天氣等方面提供全方位的技術支撐。

在空間上，針對冬奧賽事地形，中央氣象臺將國家級格點預報分辨率由5公里提高至1公里，以更加精細化的方式覆蓋冬奧賽場。不僅如此，攻堅技術團隊還對賽事決策重點關注的賽場預報開展有針對性的預報優化，針對賽場不同的地理環境，分別構建了賽場天氣預報模型，提供精準到點的最優預報。

在時間上， 攻堅技術團隊完成了覆蓋0至15天全時段多類型預報技術研發支撐，包括臨近時效的分鐘級逐小時滾動更新預報、短期時段的小時級預報、中期時段的逐3小時預報及延伸期逐6小時預報。

在產品類型上，技術團隊全面支撐多類型氣象要素預報產品，包括降水（雪）、積雪深度、降水相態、平均風、陣風、氣溫、能見度、沙塵、PM2.5等。

針對賽事高影響天氣，中央氣象臺完成了相應的技術強化工作，比如對高山賽場大風預報影響因素構成分析、更新陣風技術；對異常氣溫出現的成因診斷，完善客觀預報模型構建邏輯；研發對災害性和極端天氣的早期辨識和風險預報等。

天氣預報室“科技冬奧”重點專項科研團隊從三個方面進行技術和產品研發：一是針對冬奧賽區研發雨雪相態和新增積雪客觀產品；二是開發冬奧賽區賽道級集合預報產品，爲冬奧會預報服務提供概率預報產品；三是基於概率預報開發極端天氣影響產品和冬奧賽事風險閾值影響產品。

應用沉澱——爲研究型天氣業務提供技術路線

針對示範計劃第一次技術橫向評測中暴露出的不足，中央氣象臺開展了多輪技術討論和協作研發，完成高山站點針對性改進、短臨支撐產品強化研發、實時業務運行測試等多方面工作。

“受限於數值預報的分辨率，預報模式對於小範圍的局地特徵很難描述出來，我們的工作就是幫助模式把這些精細特徵描述出來，從技術上解決預報難題。”代刊說。

比如，對山地陣風預報的難點，攻堅團隊通過調研諸如背風坡大風迴流、靜風天氣局地熱力循環等概念模型，制定基於天氣學過程機理邏輯的預報技術方案，最終通過團隊協作完成支撐技術的研發，並取得了良好的預報效果。

“傳統客觀預報方法的弱項體現在對異常或極端天氣的捕捉能力較弱，這就需要研發人員把對天氣形勢的理解加入到模型中進行再優化，從而讓預報員找到更多指標，成爲預報的參考依據。”代刊說，示範計劃最新檢驗表明，對戶外賽事影響最大的陣風預報，較其他同類型產品有超過20%的性能優勢。

在“相約北京”冬奧測試賽期間，攻堅技術團隊基於大數據雲平臺所提供的統一方式數據支撐，持續改進更新機器學習算法模型和可視化產品，重點針對多類型風要素預報進行了強化模型訓練和精細化預報及檢驗，並實時改進可視化產品。

冬奧支撐技術的研發，全程由預報員完成，是一次研究型業務的寶貴實踐。預報員一方面利用自身對天氣學的認知理解，一方面學習應用預報新技術，將預報員的思維邏輯過程固化在客觀預報技術之中，實現預報員經驗、保障需求與技術研發有機結合。

隨着冬奧支撐技術應用成果和經驗的沉澱，其將對智能網格預報業務形成反哺，爲未來預報技術研發提供發展思路。

“百米級、分鐘級”氣象服務爲冬奧比賽提供有力保障3

冬奧會期間會下雪麼？有大風怎麼辦？冬奧氣象工作主要做什麼……作爲冬奧會的重要保障內容之一，冬奧氣象服務保障備受關注。那麼，氣象服務如何爲冬奧保駕護航？多位專家和駐場保障人員在接受人民網“強觀察”欄目記者採訪時表示：“我們準備好了！”

冬奧氣象中心綜合協調辦公室常務副主任王亞偉介紹，申辦成功後各級部門通力合作，從組織結構、科技創新、人員培訓等多方面積極備戰北京冬奧會，至此已6年時間。“總體來看，各項氣象服務保障工作均已準備就緒。”

對冬奧會雪上項目來說，降雪、氣溫、風速、能見度等氣象要素至關重要。同時，由於製冰等工作的要求，場地溫度的控制也極爲苛刻，精準研判氣象狀況是辦賽的一項重要工作。

國家重點研發計劃“科技冬奧”項目（氣象）負責人陳明軒告訴記者，此次冬奧會氣象服務工作的難度較大，很多技術都是“從零起步”。“北京冬奧會是近20年來唯一一個在大陸性冬季風氣候條件下舉辦的賽會，山地賽場出現大風、低溫等天氣的可能性要比往屆冬奧會更高。”

面對此種情況，我們拿出了怎樣的中國方案？

首鋼滑雪大跳臺預報首席杜佳介紹，滑雪大跳臺需要賽道出發點、起跳點的風速風向預報，對應的觀測站點分別位於48米和25米高度處，而在此之前我們不開展這一高度的預報工作。爲做好服務保障工作，團隊經過多次冬訓實戰演練，每天開展場館預報，逐漸摸清了首鋼大跳臺場館氣象要素的變化規律，總結了不同天氣背景下氣象要素的特徵手冊。

陳明軒介紹，“苦辦法”和“高科技”相結合，打造了完備的氣象服務體系。他表示，近四年的科技攻關，研發出了適用於複雜地形的高精度預報模型，可完成10天內的“百米網格化”預測。