數(shù)值預(yù)報(bào)是基于數(shù)學(xué)物理學(xué)方法客觀定量計(jì)算未來天氣演變的預(yù)報(bào)技術(shù)。作為氣象業(yè)務(wù)的核心科技，被譽(yù)為氣象事業(yè)的“芯片”。自主研發(fā)中國(guó)的數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)，是中國(guó)氣象人一直以來的共同愿望。

　　2010年4月28日，中國(guó)氣象局?jǐn)?shù)值預(yù)報(bào)中心成立，吹響了我國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)自主研發(fā)的號(hào)角；10年砥礪前行，今天我國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)不但實(shí)現(xiàn)了自主研發(fā)、應(yīng)用、改進(jìn)、發(fā)展的良性循環(huán)，全面建立了國(guó)家級(jí)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系和實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)，還形成了一支高素質(zhì)、穩(wěn)定、全技術(shù)鏈條的研發(fā)和業(yè)務(wù)應(yīng)用隊(duì)伍。

　　國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者、中國(guó)科學(xué)院院士曾慶存說：“就我國(guó)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的建立和發(fā)展歷程來說，從20世紀(jì)80年代初正式成立數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)單位算起，至今已近40年了。中國(guó)氣象人克服了從基礎(chǔ)設(shè)備到模式發(fā)展到業(yè)務(wù)化的重重困難，再經(jīng)數(shù)值預(yù)報(bào)中心成立后這10年來的飛躍進(jìn)步，終于有了我國(guó)自主的可為全國(guó)和全世界服務(wù)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，是中國(guó)成為世界氣象中心的主要科技支撐。”

　　核心技術(shù)一定要完全掌握在自己手里

　　自主研發(fā)中國(guó)的數(shù)值預(yù)報(bào)核心技術(shù)，面臨著一系列的難題。10年如一日，集中數(shù)值預(yù)報(bào)研發(fā)和業(yè)務(wù)力量組建而成的數(shù)值預(yù)報(bào)中心團(tuán)隊(duì)一步一個(gè)腳印推動(dòng)我國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)加速發(fā)展：

　　2010年，GRAPES全球模式和同化的深化改進(jìn)工作全面開展。

　　2013年，數(shù)值預(yù)報(bào)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)入選科技部“創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”。

　　2014年，高分辨率資料同化與數(shù)值天氣模式被確定為國(guó)家氣象科技創(chuàng)新工程三大攻關(guān)任務(wù)之一。

　　2016年，GRAPES全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)正式業(yè)務(wù)化運(yùn)行并面向全國(guó)下發(fā)產(chǎn)品，這是我國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的重要標(biāo)志，也宣告我國(guó)從全球預(yù)報(bào)到區(qū)域高分辨率預(yù)報(bào)核心技術(shù)擺脫了受制于人的局面。

　　2018年7月，帶有四維變分同化系統(tǒng)的GRAPES全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)業(yè)務(wù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)同化技術(shù)邁入國(guó)際前列，成為國(guó)際上少數(shù)具有自主研發(fā)和業(yè)務(wù)應(yīng)用四維變分同化系統(tǒng)的國(guó)家級(jí)預(yù)報(bào)中心之一。

　　同年12月，隨著GRAPES全球集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用，我國(guó)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)體系的版圖補(bǔ)齊了最后一塊“拼圖”，標(biāo)志著我國(guó)建成了以自主研發(fā)的GRAPES為核心的全球、區(qū)域確定性和集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)，也標(biāo)志著GRAPES終于建成了完整數(shù)值天氣預(yù)報(bào)體系。

　　“核心技術(shù)一定要掌握在自己手里，10年來我們的目標(biāo)始終如一。”國(guó)家氣象中心主任王建捷說，“現(xiàn)在，我國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)發(fā)展方式完成了從引進(jìn)為主到自主研發(fā)為主的重大轉(zhuǎn)變，建成了高低分辨率搭配適當(dāng)、確定性和集合預(yù)報(bào)有機(jī)結(jié)合的完整自主技術(shù)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)體系。”

　　實(shí)現(xiàn)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系應(yīng)用

　　2019年7月，GRAPES區(qū)域模式實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍3公里分辨率業(yè)務(wù)化運(yùn)行，為全國(guó)各地開展局地強(qiáng)對(duì)流、極端天氣預(yù)報(bào)預(yù)警工作提供重要支撐。次月，9公里分辨率GRAPES臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)行，“首戰(zhàn)”即成功應(yīng)對(duì)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”。

　　以超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別登陸浙江溫嶺的臺(tái)風(fēng)“利奇馬”可謂2019年汛期的一匹“烈馬”。而在對(duì)“利奇馬”的路徑捕捉和預(yù)報(bào)中，風(fēng)云四號(hào)A星與GRAPES數(shù)值預(yù)報(bào)隔空星—地互動(dòng)，彼此成就——

　　行動(dòng)中，數(shù)值預(yù)報(bào)中心團(tuán)隊(duì)采用GRAPES全球切線性與伴隨模式，確定未來48小時(shí)影響我國(guó)東部區(qū)域預(yù)報(bào)的觀測(cè)敏感區(qū)，設(shè)定目標(biāo)觀測(cè)區(qū)范圍，并會(huì)同國(guó)家衛(wèi)星氣象中心相關(guān)團(tuán)隊(duì)，確定目標(biāo)觀測(cè)區(qū)。隨后，風(fēng)云四號(hào)A星調(diào)整觀測(cè)方式，加密觀測(cè)得到的資料，又經(jīng)過GRAPES全球四維變分同化系統(tǒng)同化應(yīng)用，有效改善模式的初始場(chǎng)，最終提高臺(tái)風(fēng)路徑及強(qiáng)度預(yù)報(bào)的水平……這一系列動(dòng)作只是國(guó)家級(jí)數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系面對(duì)復(fù)雜天氣過程的一次實(shí)踐。

　　“從2010年到2020年，我們的GRAPES全球數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)可用時(shí)效從6天提高到7.5天，快于國(guó)際上先進(jìn)中心同期發(fā)展速度。”數(shù)值預(yù)報(bào)中心副主任龔建東說，依靠自主研發(fā)建成一套完整的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)技術(shù)體系，我國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)不但實(shí)現(xiàn)了自主研發(fā)、應(yīng)用、改進(jìn)、發(fā)展的良性循環(huán)，全面建立了國(guó)家級(jí)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系和實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)，還形成了一支高素質(zhì)、穩(wěn)定、全技術(shù)鏈條的研發(fā)和業(yè)務(wù)應(yīng)用隊(duì)伍。

　　未來還要在預(yù)報(bào)精準(zhǔn)化上下功夫

　　氣象衛(wèi)星資料和應(yīng)用專家、中國(guó)工程院院士許健民表示，數(shù)值預(yù)報(bào)是業(yè)務(wù)天氣預(yù)報(bào)的支柱，準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)，離不開數(shù)值預(yù)報(bào)作為第一依據(jù)。數(shù)值預(yù)報(bào)模式復(fù)雜、系統(tǒng)內(nèi)部各分量之間聯(lián)系緊密，開發(fā)工作的體量和難度極大，需要多個(gè)專業(yè)高水平的科學(xué)家有效地組織起來，長(zhǎng)期通力合作，才能完成。因此，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家的綜合科技實(shí)力和水平。中國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)，在業(yè)務(wù)天氣預(yù)報(bào)最為關(guān)注的48小時(shí)以內(nèi)時(shí)段，已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。不久的將來，中國(guó)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)一定會(huì)和國(guó)際上最發(fā)達(dá)的國(guó)家并駕齊驅(qū)。

　　天氣動(dòng)力學(xué)和數(shù)值預(yù)報(bào)專家、中國(guó)工程院院士李澤椿說，數(shù)值預(yù)報(bào)中心建成我國(guó)自主技術(shù)的數(shù)值氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系，滿足了我國(guó)現(xiàn)階段國(guó)家安全經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)氣象保障的需求。在引以為傲的同時(shí)，應(yīng)清醒地認(rèn)識(shí)到，數(shù)值預(yù)報(bào)中心面臨任務(wù)繁重，還要在預(yù)報(bào)精準(zhǔn)化上下功夫，要與天氣值班預(yù)報(bào)員結(jié)合，在應(yīng)用上走出有中國(guó)特色的氣象服務(wù)之路。（記者 袁于飛）

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