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汛期科技支撐系列報道⑦強化科技創新成果應用 為防災減災增“底氣”

發布時間:2022年08月02日 來源:中國氣象報社

廣州熱帶海洋氣象研究所:自主研發數值模式迎戰南?!巴痢迸_風

今年首個登陸我國的臺風“暹芭”,是近20年來登陸廣東省的最強南?!巴痢迸_風。受其影響,廣東省出現大范圍強降水天氣,并先后出現7個龍卷,實屬歷史罕見,造成了較大的災害與影響。

南?!巴辽灵L”的臺風,從生成到登陸,往往時間短且結構松散,容易被地形、高空流場等因素影響。由于路徑預報至今還是一大難點,這里的臺風,常常讓預報員感到頭痛。

中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所(以下簡稱“廣州熱帶所”)自主研發的9公里分辨率南海臺風數值預報系統(CMA-TRAMS)模式,一大特點就是“無中生有”,該模式對臺風生成的預報效果明顯。在此次過程中,CMA-TRAMS模式提前6天預報出南海臺風“暹芭”的生成,并且預報生成地點與實況一致,為政府部門和公眾爭取到了更充足的應對時間。

多年來,廣州熱帶所區域數值預報重點實驗室模式技術人員深耕數值模式,堅持技術研發和業務應用兩手抓,2019年,CMA-TRAMS模式系統升級為3.0版本并獲得業務準入。新版模式的水平分辨率從原來的18公里提升到9公里,CMA-TRAMS模式的路徑預報能力進一步增強。利用新、舊版模式回算2017年臺風預報,批量試驗結果顯示,72小時路徑誤差減小了22%。此外,模式的升級,還提升了對臺風增強階段的預報能力,比如穩定預報“暹芭”將于粵西登陸,其“少擺動、少調整”的路徑預報相比其他全球模式有一定優勢,提前兩天準確預報出“暹芭”將于7月2日14時前后以臺風的強度在茂名到湛江一帶沿海地區登陸。

2022年7月1日,面對臺風“暹芭”來襲,廣東省陽江市海陵島漁船及時回港避風。圖片來源:資料圖

在“暹芭”登陸過程中,廣東省多地遭遇強降雨過程。CMA-TRAMS模式預報顯示臺風降水先后影響粵東、粵西和粵北,精準把握了臺風降水的落區和強度。3公里分辨率的CMA-GD模式多次發布超閾值降水預報提醒信息,降水極值點與實況較一致,模式提前1天預警7月2日8時至3日8時湛江降水量達314.64毫米,實況顯示最大降水量為302.8毫米。

經過幾十年的發展,國內外數值模式的路徑預報性能有了很大提高,近年來的改進幅度逐漸趨緩,而臺風強度預報成為數值預報的重點關注對象,但是,臺風快速增強的機理和預報是目前業務的一大難點,數值模式自主研發之路依然道阻且長。(吳凱昕?屈靜玄?鐘水新)

武漢暴雨研究所:強對流識別預警系統提升預報“命中率”

6月23日16時至24日凌晨,湖北中東部出現大范圍雷暴大風天氣,全省77個站點出現8級到10級大風。依托強對流識別預警“神器”分類強對流天氣識別預警系統,湖北省氣象部門精準預報大風移動路徑和暴雨強度變化,指導相關市、縣共發布大風、雷電、暴雨預警信號102條,預警信號命中率達100%,預警平均提前量達33分鐘。

在強對流天氣來臨時,常伴有雷暴大風,其具有突如其來、移動迅速、生命短暫、類型復雜、破壞力極強等特點?!懊磕?月到8月,強對流天氣時常在湖北‘興風作浪’,由于尺度小,僅憑借傳統業務觀測網和多波段雷達協同監測,很難保證預報的時效性?!蔽錆h中心氣象臺首席預報員吳濤說。

面對短時強降水、雷暴大風、龍卷等強對流天氣給精準預報帶來的挑戰,湖北省氣象部門作為試點省份積極探索,致力于強對流監測預警服務能力提升,不斷改進臨近外推預報技術和分類強對流天氣識別預警技術,充分挖掘預警提前量新技能。

早在2012年,圍繞強對流天氣災害防御,中國氣象局武漢暴雨研究所(以下簡稱“武漢暴雨所”)組建技術攻關團隊,針對性地開展強對流災害天氣識別預警和短臨預報關鍵技術及應用研究。

強對流災害天氣識別預警關鍵技術攻關團隊認真打磨,不斷優化算法,逐步解決了阻礙雷達徑向風在分類強對流天氣識別與預報預警等應用中的“卡脖子”技術問題。

武漢暴雨所正研級高級工程師肖艷嬌介紹,技術攻關團隊在國內率先研發分類強對流天氣識別預警系統,首次植入超級單體龍卷和下擊暴流災害性天氣分類識別預警模塊。

2019年初,研發產品被集成到武漢中心氣象臺和武漢市氣象臺的短臨系統。預報員在使用過程中進行檢驗,技術攻關團隊依據反饋檢驗結果,對收集的個例進行定量評估,不斷強化模塊識別預警功能。當年汛期,分類強對流天氣識別預警系統在湖北省業務平臺正式投入業務應用?!暗靡嬗谙到y的業務化應用,我們成功保障了世界軍人運動會(武漢)的重大活動?!眳菨f。

近兩年,技術攻關團隊還利用多源稠密觀測資料融合分析、對流尺度快速更新循環同化預報、外推和數值混合預報等技術,進一步優化系統。

2021年4月下旬,該系統被集成到國家氣象中心強對流綜合識別和臨近預警示范系統,進行業務示范應用,并由國家氣象中心組織在河北、河南、江西、廣西、江蘇、上海等?。ㄖ陛犑校庀笈_進行業務試用。

今年,下擊暴流龍卷識別預警算法模塊被集成到SWAN3.0中,多源資料融合分析子系統被納入中央氣象臺業務運行。經國家氣象中心評估,湖北研發改進的分類強對流天氣識別預警系統提升了7%的大風預報“命中率”,龍卷識別平均提前時間為26分鐘,發生在陸地的龍卷識別“命中率”達80%,強龍卷的識別“命中率”達100%。同時,下擊暴流識別平均提前時間達39分鐘,距離雷達10公里到60公里范圍內的下擊暴流預警“命中率”為85%。

下一步,湖北省氣象部門將繼續加強分類強對流天氣識別預警系統的應用檢驗,推進全省業務化應用,持續提升強對流監測預警能力。(敖銀銀?賴安偉?鄭瓊)

烏魯木齊沙漠氣象研究所:“睿圖—中亞模式”發揮實效

入夏以來,新疆大地瓜果飄香,熱浪襲人。新疆維吾爾自治區氣象臺及時發布高溫預警,在氣象預警先導作用下,各地防范瓜果被高溫灼傷套袋工作提前就緒,南北疆棉花種植區也全部進行了灌溉。

7月26日12時21分,自治區氣象臺再次發布高溫紅色預警信號,提醒有關部門采取措施,做好高溫下生產生活各項防范工作。實況顯示,全區100多個站出現超過40℃的高溫天氣,與預報結果基本吻合。據了解,針對此次高溫天氣過程,自治區氣象臺依托中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所(以下簡稱“烏魯木齊沙漠所”)研發的高分辨率區域數值預報系統(以下簡稱“睿圖—中亞模式”),提前一周鎖定過程并全程跟蹤。

近年來,烏魯木齊沙漠所數值預報團隊圍繞模式參數優化和數據同化積極開展科研攻關,并加大模式校準工作力度,模式預報預測準確率穩步提升。今年,天山南北氣候異常,進入6月,先后出現3次大范圍高溫天氣過程。睿圖—中亞模式在預報實踐中成效喜人,在6月28日至7月6日持續時間較長的高溫預報中,睿圖—中亞模式做出了準確預報。實況檢驗結果表明,模式對新疆城市的高溫預報準確率超過94%。另外,今年春季全疆大范圍沙塵暴、汛期以來局地分散強降水以及一些空間尺度小、發展過程短暫、強度較大的天氣過程,都沒有逃過睿圖—中亞模式的“法眼”,預報員借助它均做出了相對精準的預報。

5月29日至31日,南疆西部出現極端暴雨天氣過程。睿圖—中亞模式顯示,強降水落區位于東西風輻合切變區及迎風坡位置,模式準確預報22個站的暴雨均出現在阿合奇縣,如此集中的暴雨區域在近些年來比較少見。自治區氣象臺通過對比其他預報模式發現,國外幾家模式報出了阿合奇大暴雨中心,但強降水落區明顯偏大。經過多次論證,自治區氣象臺選擇了睿圖—中亞模式的預報,并快速發布暴雨重要氣象情報。

接到預報預警服務產品后,阿合奇縣政府迅速組織力量對各鄉鎮防洪渠進行再清理和加固,提前進行水庫泄洪。同時,針對高原山區可能出現降水降溫的情況,安排各鄉鎮對進入夏季牧場的300多戶牧民進行轉移,防止羊羔被凍傷。實況顯示,阿合奇站5月29日降水量58.8毫米,為1957年建站以來最大值。在持續46.5小時的降水過后,除了部分公路、電力設施受損外,該縣整體損失較小。

圍繞“一帶一路”建設,烏魯木齊沙漠所還大力開展中亞天氣氣候、氣象災害防御、沙漠氣象和樹木年輪氣候等特色領域研究,加快推動中亞天氣、氣候、氣象災害防御技術等學科發展,著力提升中亞區域氣象防災減災和應對氣候變化的氣象保障能力。(李志宏?張海亮?李火青)

鋒評:讓科研在預報服務中“頂天立地” 

張明祿

今年汛期以來,我國極端天氣氣候事件偏多。南方地區出現多輪暴雨天氣過程,局地災害影響重,多地降水量破紀錄,華北、黃淮、南疆盆地等地經歷持續高溫過程,區域性、階段性氣象干旱明顯。

每到汛期,我國都面臨暴雨、高溫、臺風等自然災害的考驗,防災減災刻不容緩,這其中,離不開國家級氣象科研院所的科技支撐。打贏防汛“硬仗”,不僅需要責任與擔當,還要依靠科技力量,將科技創新成果有效運用到汛期氣象服務各項工作中,增加防災減災的底氣。

今年2月,中國氣象局黨組書記、局長莊國泰到中國氣象科學研究院調研時指出,科技創新是引領氣象事業高質量發展的第一動力,是實現監測精密、預報精準、服務精細的根本途徑。國家級科研院所是國家戰略科技力量的組成部分,是氣象科技創新的主力軍,要為氣象事業發展提供科技支撐。

胸懷“國之大者”,踐行“人民至上、生命至上”理念,國家級氣象科研院所發揮在氣象基礎研究和重大前沿技術創新等方面的優勢,主動對接業務需求,加快科技創新成果向預報業務服務能力的有效轉化,在防災減災救災工作中發揮了重要作用。

應對暴雨,北京城市氣象研究院研制的華北區域對流尺度集合概率預報系統V1.0于今年5月投入業務試運行,可提供48小時預報時效的逐小時概率預報產品。自2010年以來,成都高原氣象研究所連續12年開展西南渦加密觀測科學試驗,源源不斷地在每年試驗季傳回數據,在區域暴雨天氣預報中發揮了積極作用。針對臺風,廣州熱帶海洋氣象研究所自主研發9公里分辨率的南海臺風數值預報系統模式,提前6天準確預報出今年首個登陸我國的臺風“暹芭”的生成,并且預報生成地點與實況一致,為政府部門和公眾做好防臺風工作爭取到更充足的應對時間。面對干旱,蘭州干旱氣象研究所制作完成3月至6月甘肅省遙感干旱監測報告,并對干旱監測結果提供專題制圖,為衛星遙感干旱監測業務應用提供科技支撐。

國家級氣象科研院所的研究成果在業務應用中取得了一定成效,但也要清醒地看到,目前仍存在科研與業務深度融合不夠,科技攻關重點、科研資源布局、科技成果轉化應用與業務需求不相適應等情況。有些棘手問題,亟待解決;有些科研難題,仍需攻破。

國家級氣象科研院所乃至各級氣象科研機構的廣大氣象科研人員應認真學習領會習近平總書記關于“把論文寫在祖國的大地上,把科技成果應用在實現現代化的偉大事業中”的重要指示精神,按照《氣象高質量發展綱要(2022—2035年)》《新型氣象業務技術體制改革方案(2022—2025年)》等的要求,在科研任務謀劃部署、創新團隊組織、科研績效考核等方面,更加突出科技創新對汛期氣象服務的實際貢獻,堅決破除“唯論文、唯帽子、唯職稱、唯學歷、唯獎項”,真正把論文寫在祖國的大地上,努力攻克汛期氣象業務服務關鍵科研問題,讓科研工作真正做到“頂天立地”。

(責任編輯:張林)

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