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聚焦短臨預報預警服務業務能力提升——
錨定目標任務 持續精準發力

發布時間:2022年07月12日 來源:中國氣象報社

入汛以來,通過短時臨近預報精準捕捉中小尺度天氣系統并及時發布預警,為災害防御贏得先機的事例,不勝枚舉。增強短時臨近預報預警服務業務能力,對筑牢氣象防災減災第一道防線意義重大。

自2021年12月《短時臨近預報預警服務業務能力提升工作方案》印發以來,中國氣象局黨組高位謀劃、統籌布局,大力推進雷達、衛星資料在短臨預報預警中的應用,各級氣象部門錨定目標、持續發力,穩步推進短臨預報預警業務能力建設。

加速——快速鎖定地??仗祜L云變幻

相較于冷空氣之類的較大尺度天氣系統,中小尺度天氣就如江河中的小魚一樣難以捕捉。而依托風云氣象衛星、雷達等設備不斷織密織牢的監測網,這些“小魚”正越來越難以遁形。

6月11日,中國氣象局新一代天氣雷達業務軟件(ROSE2.0)正式在全國運行,不僅支持所有國產雷達型號,統一了全國所有組網業務運行的新一代天氣雷達臺站端業務軟件,還新增了對雷暴大風、龍卷、冰雹、短時強降水等強對流天氣自動報警以及與省級短時臨近預警業務平臺對接等功能。

ROSE2.0不僅讓雷達觀測數據實現“車同軌、書同文”,更在短時臨近預報預警業務中大顯身手——江蘇省氣象局在4月25日和5月25日的兩次強對流天氣過程中,通過集成ROSE2.0報警產品,準確識別出短時強降水區域并及時發布預警信號;廣東省氣象局在5月上旬的強降水過程中,基于ROSE2.0提供的偏振量特征快速分析產品,為預報員分析暖區降水結構和臨近時效內強降水落區、準確預報降水量提供支撐。

同樣瞄準中小尺度天氣監測難題,7月1日,天氣雷達拼圖系統V3.0在氣象大數據云平臺集成,將各單位的雷達拼圖有機拼合,讓雷達觀測更加集約高效。

長江流域雷達拼圖(2022年7月5日8時24分) 圖片來源:中國氣象局雷達氣象中心

萬米高空之上,風云氣象衛星亦時刻俯瞰風云變幻。

國家衛星氣象中心遙感應用服務中心副主任吳曉京表示,風云四號A星發射后,靜止軌道輻射成像儀、干涉式大氣垂直探測儀、閃電成像儀等先進儀器將我國對臺風、暴雨等災害性天氣的監測頻次從15分鐘一次縮短為1分鐘至5分鐘一次。僅在6月14日19時至20時,廣東氣象部門就監測到412次云閃和地閃?!熬珳什蹲介W電活動,及時發布預警,能夠避免或減輕對交通運輸、建筑、電力和通信等方面的不利影響?!睆V東省氣象衛星遙感中心工程師石艷軍說。

面向短時臨近預報的高時空分辨率需求,風云四號B星可進行區域高分辨率晝夜連續快速監測。在氣象部門6月27日會商華北黃淮等地入汛以來的強降水過程時,基于風云四號B星的可見光云圖快掃圖像和6.5微米水汽云圖等產品,直觀呈現了多地高層水汽動力變化情況,為研判強降水落區和強度提供依據。

隨著氣象監測系統補短板工程建設的全面鋪開,長江流域洪澇災害典型易發區,華北、西南、華南、江淮、東北等區域的17個?。ㄗ灾螀^、直轄市)防汛重點地區、河段和功能性湖泊匯水區的氣象監測能力將進一步增強。

提質——結合實際鍛造短臨預報“利器”

捕捉到天氣系統中的“小魚”只是第一步,而要在“測得出”的基礎上“報得準”,離不開關鍵技術的攻關與應用。

6月8日,由國家氣象中心研發的中國氣象局短臨預報業務系統(SWAN3.0)正式向全國推廣試用,綜合顯示風云氣象衛星、探空站、雷達、自動站等多源數據,直接對接國省市縣四級短臨業務,6分鐘內生成全國短臨預報產品,共享回波降水外推、龍卷潛勢、AI雷暴大風分級等先進短臨預報技術產品……國家級短臨預報業務系統的集約化、智能化程度進一步提升。

圍繞重點任務,國家氣象中心強基礎、謀機制、促發展,以SWAN3.0為紐帶,與高??蒲性核夹g共創,與直屬業務單位平臺共建,與地方氣象臺產品共享。重點發展雙偏振雷達等新型遙感資料定量應用、下擊暴流和龍卷等強致災性強對流識別技術;打通“產學研”通道,與清華大學、中國海洋大學等合作,開展基于傳統外推、深度學習等多方法的融合強對流臨近預報技術研發與應用,預報準確率相較單個算法提高10%至15%;基于三維卷積深度學習模型,實現衛星、雷達、自動站、閃電等多源數據的綜合特征提取,發展分類強對流天氣臨近預報技術;有機融合雷達等多源觀測數據和高分辨率模式,實現了0至6小時分類強對流預報,顯著降低漏報和空報率,雷暴大風預報準確率相對于數值模式明顯提升。

數值預報作為“四大支柱”之一,在支撐短時臨近預報預警業務上,更需下足功夫。中國氣象局地球系統數值預報中心進一步發展區域集合變分同化系統,同時在變分同化中改進濕度場分析,提升降水預報能力;發展增量分析更新技術,顯著緩解快速循環過程中資料同化帶來的不平衡問題,改善預報效果;將平緩垂直坐標與三維參考廓線技術融合并應用到模式動力框架中,提高在復雜地形下的計算精度,這些新技術已在1公里分辨率模式中應用。

放眼全國,各地氣象部門結合實際打磨短臨預報“利器”,越來越多的科技成果正應用于本地——

聚焦極端大風、短時強降水、雷電等災害性天氣,上海市氣象局提升中國氣象局全球同化預報系統模式、中尺度模式的釋用能力,構建短時災害性天氣分類潛勢預報模型,遴選適用于上海超大城市精細化預報特點的特征參數,利用機器學習方法構建分類潛勢預報模型并導出智能網格產品;

陜西省氣象局聯合中國氣象科學研究院利用近五年陜西區域地面稠密雨量站分鐘級觀測,建立并訓練了陜西區域降水臨近預報模型,研發逐6分鐘更新、1公里分辨率的0至2小時雷達回波和降水外推臨近預報產品;

天津市氣象局初步建成快速循環更新系統,著力攻克快速循環偽樣本構建、變尺度迭代、快速循環追趕同化、大尺度約束、基于數據流的動態監控調度等關鍵核心技術;

四川氣象部門試點應用“風云地球”業務平臺,將省級直收站產品接入基層業務平臺,實現分鐘級更新產品直達基層,并研發新一代極端天氣人工智能預報模型;

河南省氣象臺基于圖像光流場信息、雷達反射率殘差信息等進行模型訓練,實現了強對流單體識別追蹤、0至2小時回波外推及定量降水預報。

增效——預警服務在汛期實戰中發揮實效

短時臨近預報預警服務能力提升效果在汛期服務實戰中最能得到檢驗。各地氣象部門持續提升多領域融合的影響預報和風險預警能力,構建遞進式氣象災害預警服務機制,讓預警信息“發得出、收得到、用得上”,推動建立健全應急聯動機制。

今年汛期,廣東運用短時臨近分鎮精細化預告機制,逐小時靶向發布未來1小時降水量超過50毫米的預警信息?!斑@避免了撒胡椒面式的預警、胡子眉毛一把抓式的防御?!笔惫芾韽d相關負責人表示,廣東省已構建“省市縣鎮村”五級三防指揮體系,形成監測預警“一張圖”、指揮協同“一體化”、應急聯動“一鍵通”。

6月17日至21日,廣西出現持續性大范圍暴雨洪澇災害。廣西氣象部門利用分鐘級實況雨量、對流模式、雷達外推和衛星等產品,提高暴雨紅色預警信號的準確性,打出更多提前量;持續強化精細到鄉的暴雨預警信號和3小時滾動預報服務,推動重大氣象災害高級別預警信息“三?!睓C制和暴雨預警響應機制建設。

面對5月10日至13日入汛以來的最強降雨,福建省氣象局強化“1262”精細化城鄉氣象預警聯動服務機制,運用“網格預報+氣象服務”短臨預警服務業務新模式,打出防汛組合拳。以預警為先導,全省累計下沉干部超過7萬人次,轉移群眾超過1.3萬人次。

此外,貴州氣象部門通過媒體聯動,引導公眾防災避險,及時啟動“三個叫應”;湖南氣象部門完善“631”預警叫應工作模式,通過遞進式、靶向發布的氣象預警和強降雨叫應服務,努力確保安全度汛;浙江省防汛抗旱指揮部辦公室組織氣象等部門開展“一天一會商”,強化決策服務和預警叫應;遼寧省氣象局優化調整氣象災害預警信號制作與發布機制,推進短臨預報預警服務能力提升示范省建設。

厚積方能薄發,從建團隊、搭平臺到強培訓,各地氣象部門抓重點、攻難點、補弱點,持續強化短臨預報預警業務支撐保障能力——

黑龍江省氣象局成立強對流(大風)預報預警技術研究團隊,重點開展全省典型極端雷雨大風(含龍卷)過程機制分析,基于再分析資料和實況資料分析本省雷雨大風環境條件特征和預報指標,研發雷雨大風預警產品。

江蘇省氣象局升級強天氣綜合報警追蹤平臺,針對全省強對流風暴、龍卷、冰雹、雷暴大風、短時強降水等,實現自動識別追蹤和報警、主客觀預警產品交互制作、上下級預警產品主動推送,建立全省三級協同實時反饋聯動機制。

遼寧省氣象局聯合中國氣象局氣象干部培訓學院遼寧分院,對市、縣氣象部門開展災害性天氣監測預報預警專項培訓,提高雷達、衛星資料和上級指導產品及業務系統的應用水平。

正值主汛期,面對復雜嚴峻的防災減災形勢,氣象工作者將繼續錨定目標,持續推進短臨預報預警業務能力建設,全力做好災害性天氣滾動監測預報預警服務,筑牢氣象防災減災第一道防線。(趙世穎、藍渝、孫健、尹姍、王瑾、胡啟元、王悅、崔麗曼、王楠、趙啟航、蔡冰對本文有貢獻)

(作者:黃彬?李悅?責任編輯:張林)

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