氣象自主創(chuàng)新黑科技：精準到一小時！
發(fā)布時間：2018-08-23 15:23:38
你是否很少聽到‘局部有雨’這個詞，查看天氣APP竟也能精確到每小時。不必驚訝，這都得益于我國氣象科技開發(fā)者研發(fā)的風云衛(wèi)星和國家級數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)體系?，F(xiàn)在就讓我們來揭開這個黑科技的神秘面紗。
01 風云四號”搭載了多種先進氣象儀器
從今年5月8日零時起，中國新一代靜止氣象衛(wèi)星“風云四號”A星將23種先進的國產(chǎn)氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)和產(chǎn)品正式向全球用戶發(fā)布。
大氣“CT機”——世界首個靜止軌道干涉式大氣垂直探測儀，具有對中國及周邊地區(qū)1小時一次、間隔僅16公里的密集大氣溫濕分布垂直探測能力。利用該儀器反演得到大氣不穩(wěn)定指數(shù)，可提前數(shù)小時有效監(jiān)測到暴雨系統(tǒng)發(fā)生前環(huán)境條件的變化，在還是晴朗無云的大氣中提前發(fā)現(xiàn)極端天氣的蛛絲馬跡，直接提供給預(yù)報員進行天氣分析和預(yù)報。
太空“千里眼”——迄今為止我國最先進的靜止軌道掃描成像輻射計，如同一臺始終處于開機狀態(tài)的相機，可24小時不間斷“凝視”地球?？吹酶?，完成1幅東半球圓盤圖的觀測時間由30分鐘縮短至15分鐘，最快1分鐘生成一次區(qū)域觀測圖像；看得更清，可見光最高分辨率由1.25公里提高到500米；識物更豐，在原有5個通道的基礎(chǔ)上增加到了14個通道。
強對流“示蹤器”——我國首個靜止軌道衛(wèi)星閃電成像儀，可對我國及周邊區(qū)域閃電的頻次和強度進行探測，獲取觀測覆蓋區(qū)內(nèi)的閃電分布圖。將閃電的實時、連續(xù)觀測數(shù)據(jù)與云圖疊加起來，就能實現(xiàn)對強對流天氣的監(jiān)測與跟蹤，從而進行閃電災(zāi)害預(yù)警。
空間“監(jiān)視器”——空間天氣儀器包，能夠?qū)Φ厍蜢o止軌道的帶電粒子輻射和磁場環(huán)境進行實時監(jiān)測，空間天氣預(yù)報員可據(jù)此開展空間天氣預(yù)報和預(yù)警；同時，還可對衛(wèi)星的空間天氣效應(yīng)進行監(jiān)測，有助于甄別衛(wèi)星異常狀態(tài)。
02 中國天氣預(yù)報更加精準
從“風云四號”第一套數(shù)據(jù)成功回傳地球開始，共7支應(yīng)用攻關(guān)團隊歷經(jīng)400多個日夜，攻堅克難，將儀器作用發(fā)揮到極致，轉(zhuǎn)化為服務(wù)于天氣預(yù)報的產(chǎn)品：
數(shù)值預(yù)報領(lǐng)域應(yīng)用攻關(guān)團隊將衛(wèi)星數(shù)據(jù)放入數(shù)值預(yù)報模式GRAPES四維變分同化系統(tǒng)中，初步試驗表明，這不僅能優(yōu)化濕度分析結(jié)果，還能對熱帶風場分析結(jié)果進行改善。
天氣預(yù)報領(lǐng)域應(yīng)用攻關(guān)團隊建立了基于“風云四號”的西北太平洋和南海臺風強度客觀估計系統(tǒng)。
氣候領(lǐng)域應(yīng)用攻關(guān)團隊開發(fā)了亞洲季風系統(tǒng)中關(guān)鍵變量的試驗性監(jiān)測應(yīng)用業(yè)務(wù)產(chǎn)品，其中強化了對關(guān)鍵區(qū)域孟加拉灣季風的試驗監(jiān)測能力，可為南海季風暴發(fā)的監(jiān)測提供參考依據(jù)。
生態(tài)與環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用攻關(guān)團隊開發(fā)了霾、沙塵暴、霧，火情、積雪、地表溫度，湖泊、藻類等豐富的大氣環(huán)境、地表和水體產(chǎn)品。
公共服務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用攻關(guān)團隊研發(fā)了高時空分辨率的“風云四號”地表溫度產(chǎn)品，彌補了公路沿線交通氣象觀測站分布不足的缺陷。
人工影響天氣領(lǐng)域應(yīng)用攻關(guān)團隊升級開發(fā)具有“風云四號”衛(wèi)星反演計算、集成顯示和分析功能的云降水精細處理分析系統(tǒng)，為人工增雨或消雹作業(yè)提供參考。
應(yīng)用支撐領(lǐng)域攻關(guān)團隊開發(fā)了全國綜合氣象信息共享平臺衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源池，這讓應(yīng)用攻關(guān)團隊和氣象部門國家級業(yè)務(wù)單位用戶可享受衛(wèi)星數(shù)據(jù)直達桌面的服務(wù)。
03 氣象自主創(chuàng)新的路走對了
不僅“風云四號”衛(wèi)星，今年，氣象領(lǐng)域的另一項重要核心技術(shù)——“數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)”也被中國氣象科技工作者掌握。沈?qū)W順說：“數(shù)值預(yù)報因為涉及衛(wèi)星、雷達等多源大氣探測、超級計算機等技術(shù)，被譽為氣象事業(yè)的‘芯’，是氣象事業(yè)最重要的核心技術(shù)。從2010年中國氣象局數(shù)值預(yù)報中心成立開始，經(jīng)過8年的努力，國家級數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)體系今年將全部被自主研發(fā)的技術(shù)替代。有了自主研發(fā)的GRAPES數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)，我國的精準天氣預(yù)報將不再依賴‘歐洲中期天氣預(yù)報中心模式’?！?/span>
“自主創(chuàng)新的道路看來是走對了，保障了我國在2017年5月順利成為世界氣象中心。”沈?qū)W順說，其實早在2001年，我國就開始自主研發(fā)新一代全球-區(qū)域通用數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)GRAPES，并在區(qū)域模式上取得成功；2006年，GRAPES區(qū)域數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)正式投入業(yè)務(wù)運行；2007年7月，GRAPES的研發(fā)全面進入全球模式系統(tǒng)發(fā)展階段；2009年3月，中國氣象局完成GRAPES全球數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)的前期試驗，開始準業(yè)務(wù)化運行；2014年，高分辨率資料同化與數(shù)值天氣模式被確定為國家氣象科技創(chuàng)新工程三大攻關(guān)任務(wù)之一，自主創(chuàng)新的腳步不斷加快；2015年年底，GRAPES全球預(yù)報系統(tǒng)2.0版本通過專家鑒定；2016年，正式業(yè)務(wù)化運行并面向全國下發(fā)產(chǎn)品的GRAPES全球預(yù)報系統(tǒng)，被視為我國數(shù)值預(yù)報技術(shù)體系全面實現(xiàn)國產(chǎn)化的大作，也宣告我國全面掌握了從全球預(yù)報到區(qū)域高分辨率預(yù)報的系列數(shù)值預(yù)報核心技術(shù)。
“要完成核心技術(shù)的攻關(guān)，必須要有圍繞核心問題的基礎(chǔ)研發(fā)積累和持之以恒、日積月累的研發(fā)儲備，必須要有讓活力得到充分激發(fā)的體制機制，要有踏踏實實的科研隊伍?！眹覛庀笾行闹魅巍⒀芯繂T王建捷說，現(xiàn)在我國全球數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)平均可用時效超過7天，預(yù)報產(chǎn)品數(shù)量已增至70種，并出口到“一帶一路”沿線國家和地區(qū)，為當?shù)靥嵘秊?zāi)害性天氣預(yù)報能力、增強天氣預(yù)報準確性提供了中國力量。