冬奥气象保障实现“百米级”预报支撑

北京冬奥气象科技攻关团队挑战现代气象预报技术天花板

天气是历届冬奥会成功举办的决定因素之一。北京冬奥会由于举办地气候条件与往届不同，更是面临国际上尚未解决的气象难点。尽管如此，冬奥气象科技攻关团队在国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项项目“冬奥会气象条件预测保障关键技术”等项目支持下，历经四年研发形成“冬奥智慧气象预测保障系统”，向现代气象预报技术的天花板发起挑战，自主研发多项关键技术，有效支撑北京冬奥会对气象保障提出的“一场一策、一项一策”的高标准要求，将客观化、自动化的气象预报做到了“百米级、分钟级”。

200多名科研人员

挑战气象预报“天花板”

冬奥会约七成是室外项目，赛程安排、举办、观赛、救援、交通、媒体转播等诸多环节都与气象条件密切相关。举例来说，高山滑雪时运动员的速度最高可达140公里/小时，对赛道附近风速风向的变化非常敏感，赛道附近的能见度要求必须大于2公里；跳台滑雪要求在风力小于等于4米/秒的前提下举行；冬季两项和单板滑雪则要求气温不得低于-18℃。平昌冬奥会期间，就因为天气原因造成17项赛事调整、1项取消。

不仅如此，“冬奥会气象条件预测保障关键技术”项目负责人、北京城市气象研究院副院长陈明轩告诉北京青年报记者，从气象的角度讲，北京冬奥会是近20年来唯一一次在大陆性冬季风主导的气候条件下举办的冬奥会，气候特征决定了气象保障面临的难题是山地小尺度风和温度的精密监测、精准预报，这在国际上都是尚未解决的气象难点之一。所以北京冬奥会的气象保障挑战大、科技攻关难度高，很多技术可以说是从零起步。

尽管面临巨大挑战，北京冬奥会仍然对气象保障服务提出了高标准要求：“一场一策”，甚至“一项一策”，需要将客观化、自动化的预报做到“百米级、分钟级”，为前方气象预报团队提供最精准、精细的气象科技支撑产品，需要做到空间百米级网格的预报，预报时效至少需要达到10天——这样的气象保障服务可以说挑战了现代气象业务预报的天花板。

为此，在“科技冬奥”重点专项等科技项目共同支持下，北京城市气象研究院联合十几家科研单位的200多名科技骨干和预报人员，共同组成冬奥气象科技攻关团队，为冬奥前期筹备、为举办一届安全、精彩的冬奥盛会贡献了气象智慧。

多项自主研发技术

打造“百米级”气象预报

往届冬奥会，客观气象预报基本以千米网格为主，时间更新频率是半小时至1小时。在国内，目前的高精度数值天气预报模型的网格分辨率最高是3公里，部分发达地区的网格距可达到1公里，时间更新频率基本是1小时或3小时。而北京冬奥会高精度气象预报的空间网格分辨率最高是67米，时间更新频次最高是10分钟，精细化气象预报达到了质的飞跃。

这是冬奥气象科技团队历经四年攻关的成果。团队研发出了高精度数值天气预报模型、多源气象数据快速集成融合模型、大气涡流尺度数值模拟计算模型、预报误差人工智能订正模型等关键技术方法，构建了冬奥气象“百米级”预报技术体系，形成了冬奥高精度气象预报系统“睿图-睿思”，实现了冬奥山地赛场的0-10天“百米级”网格气象预报，其中0-24小时预报更新频率做到了10分钟一次最新预报。“百米级”网格气象预报的预报时间间隔也可以做到10分钟至1小时不等。在此基础上进一步实现了冬奥关键点位的0-10天定时、定点、定量气象预报。其中，多项核心技术系自主研发，填补了国内空白。

“百米级”网格气象预报技术和人工智能气象预报技术在2021年“相约北京”系列冬奥测试赛期间获得了实战应用。特别是2021年2月份，赛区经历了几乎所有冬奥赛事高影响天气，76项比赛、55项官方训练中，由于天气原因调整比赛8项、官方训练4项。以冬奥最困扰的阵性大风为例，通过技术应用，三个赛区预报准确率平均提升都在10%左右，有效排除了影响运动员成绩和比赛安全问题的气象因素。

冬奥气象科技成果

未来将继续造福民生

经国际专家联合推荐，“冬奥会气象条件预测保障关键技术”项目目前已经纳入世界气象组织高影响天气预报示范项目，可以为国际高影响天气高精度预报技术研发和应用提供中国经验。

不仅如此，在后冬奥时代，冬奥气象科技成果及其在冬奥会的应用经验和解决方案等，还可以在气象预报服务精准度提升方面发挥更大效益，对新时期国家重大活动保障、大城市安全运行、灾害天气预报预警和极端灾害天气应对、城市防洪排涝、城市交通等方面会起到重要支撑作用。

例如，“百米级、分钟级”气象预报技术经改进后，在2021年庆祝中国共产党成立100周年系列重大活动气象保障中发挥了核心支撑作用。该成果还可以用于国内冰雪运动气象保障，促进冰雪产业配套服务能力提升；可以在新型能源，特别是风能、太阳能领域获得应用，提升新能源开发和应用的气象服务能力，助力国家能源结构低碳化，推动“碳达峰、碳中和”目标的实现。（雷嘉）