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纪念活动系列报道:用实战“检阅”预报能力

来源:中国气象报社   发布时间:2015年09月03日15:13
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  中国气象报记者 段昊书 赵晓妮 张妍 谢盼 冯子宴 叶芳璐

  ■北京:使用1小时快速循环更新的短时数值预报系统

  ■中央气象台:研发颠簸指数、低空风切变等飞行气象条件客观预报产品

  ■天津:开发强对流天气雷达回波特征智能识别技术

  ■河北:制作北京周边区域逐3小时精细化预报产品

9月3日5时专题会商现场。庄白羽 摄影

  9月2日晚,北京的夜空格外静谧。长安街在路灯下透着一份庄严肃穆。几个小时以后,承载着70年民族忠魂、70载人类和平梦想的队列,将从这条十里长街走过。世界的目光,将穿过紫禁城上空的苍穹,聚焦于此。

  此时,在中央气象台和北京市气象台的会商大厅里,都是灯火通明。21时的会商结束后,预报员脸上虽然仍有紧张和疲惫之意,但通过对气象现代化成果的应用,精细化预报结论早早做出:9月3日,北京市天安门地区天气为晴朗少云天气,空气质量优。这让大家心里吃下了定心丸。

  9月3日上午10时,阳光明媚,云淡风轻,中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年纪念活动(以下简称“纪念活动”)正式拉开大幕。

9月2日深夜,北京市气象台首席预报员孙继松发表预报意见。庄白羽 摄影

  北京市气象局:

  用现代化最新成果,精准预报,做好“排头兵”

  其实,9月恰逢北京的季节转换期,天气情况复杂多变,预报难度较大。

  “气象条件对纪念活动影响极大,特别是极端灾害性天气,更是关乎纪念活动的成败。”北京市气象局局长姚学祥深感压力颇大,“在纪念活动举办期间,北京地区正值汛期,天气系统复杂多变,降雨、低能见度、雷电、大风、雾、霾、冰雹、低云、高温等天气,都可能对阅兵、观礼、空中梯队等产生严重影响;而致灾性很强的雷暴等灾害性天气还可能引发人员伤亡和电子设施损坏。”

  北京市气候中心副主任王冀表示,从历史同期天气气候情况来看,与国庆庆典活动相比,9月初北京气温波动大,可能出现秋季高温;9月降雨也比10月偏多,出现强降雨的概率更大。

  北京市气象局副局长曲晓波说,围绕纪念活动,气象预报的难点在于,服务方面提出的需求较为多样;对某一时间点、某一具体区域的预报精细化程度要求很高。气象部门需要对天安门、长安街沿线的能见度、风力风向、云量、湿度和温度等气象要素进行精细化预报。这当中,不仅有常规的气象要素,还包括云量、云高及能见度等特殊要素。

  任务重,责任大,在纪念活动气象预报服务工作中,北京市气象局当仁不让扮演着战斗在第一线的“排头兵”角色。

  北京市气象局提早准备,找准需求,积极与市纪念活动各专项组、市政府办公厅军事处、北京军区作战部测绘气象处等联系,确立服务方案。根据需求,北京市气象局直接向阅兵领导小组提供气候资料及背景分析、预报预测及风险评估、各类气象要素实时观测等信息。此外,昌平区、通州区气象局分别与相关单位对接了服务需求,提供局地精细实况和预报服务信息。

  瞄准提高预报准确率及精细化程度的目标,北京市气象局重点分析了历年8月11日至9月10日期间,天安门、南长街、故宫等气象站逐时温度、最高气温、风速、相对湿度、降水等实况与南郊观象台之间的偏差,积累预报经验;根据历史资料,有针对性地研究了该时段可能出现的灾害性、高影响性天气的预报着眼点,以及9月2日至3日云、降雨、气温等要素的预报难点;开展BJ-RUC、EC集合、EC细网格的关键气象要素产品的定点检验和偏差分析,针对模式预报要素偏差较大的个例开展了背景场和局地条件差异分析;利用2012年至2014年的实况数据,建立逐小时温度变化方程,藉此制作观象台、天安门等地72小时内温度等要素的逐小时预报。

  精准预报主要基于气象现代化成果。针对阅兵气象保障服务的定点、定时、定量预报的高要求,市气象局在“0至12小时短时临近预报准确率提升工程”核心系统RMAPS(快速更新多尺度分析和预报系统)的框架下,发展了1小时快速循环更新短时数值预报子系统(RMAPS-ST的2.0beta版),实现雷达、自动站等资料的快速同化。该系统逐小时更新未来15小时的预报,数值模拟和产品制作时间平均为1小时。同时,为了向预报员提供观测、预报的融合分析产品,RMAPS集成系统(RMAPS-IN)也于6月份上线运行。该系统可以为预报员提供逐10分钟更新、1公里分辨率的实况分析及逐小时更新的未来12小时短时临近预报。

  预报能力提高得益于气象现代化的成果。北京市气象局引入分钟级的京津冀自动站资料客观分析技术,提高对强对流预报预警业务的支撑;开展对多个数值模式的检验工作,强化数值产品的业务应用,提高预报能力。在环境气象预报方面,北京气象部门沿用了2014年APEC峰会气象服务保障中数值模式预测与评估相结合的技术手段;结合动力统计预报和数值预报技术,研发京津冀区域10天至月尺度的环境气象预报技术和系统,每天提供未来10天的逐3小时环境气象数值预报产品,为制定减排方案提供参考。

9月3日5时,中央气象台预报员密切关注天气情况,对北京地区环境条件进行分析。徐文彬 摄影

  中央气象台:

  突出技术优势,强化指导,当好“老班长”

  9月3日5时,包括孙军、马学款、张涛、方翀在内的中央气象台四位首席预报员出现在阅兵前凌晨的会商会上。总结会商结论时,孙军的眼睛里布满血丝,声音却一如既往地稳。

  如果说,北京市气象部门是纪念活动预报服务工作的“排头兵”,作为国家级业务单位、全国气象预报业务的“老班长”,中央气象台一如在国内历次重大活动气象服务保障工作中一样,承担着统筹协调、技术支撑、业务指导的重任。

  中央气象台组建了以全国预报首席为主,以中(短)期天气预报、环境气象预报、强天气预报为重点的专家工作团队。专家团队细致把关专项气象预报服务工作,研判重大决策服务材料的预报结论;预报集中展现国家气象中心现代化最新成果,通过提供远程或现场技术指导,全力支援首都军地气象部门。

  将现代化最新成果应用到纪念活动气象预报服务中,是中央气象台每位工作人员的共识。譬如,他们基于等值线反演、时间空间降尺度和地形订正等技术方法,综合预报员的主观降水量级预报、高精度的降水分析场和地形以及模式降水预报,研发了逐小时、空间分辨率达到5公里的QPF精细化预报产品。

  利用绘图软件,中央气象台制作了北京天安门及周边区县、河北、山西等重要保障点的,有关地面10米平均风速、阵风、100米平均风速、高低中云量和云底高度、逐6小时降水量、整层可降水量等物理量要素箱线图和直方图等集合预报产品,这些产品可有效提供上述物理量出现的概率和极端信息,可在敏感、极端天气预警中起到重要作用。

  云量和高中低云的分布直接影响纪念活动中飞机编队受阅的呈现效果。因此,中央气象台对数值模式进行了二次开发,在云量预报的基础上,分别反演了高、中、低云云底和云顶高度等预报产品。尤其是低云云底高度预报产品,受到纪念活动组织方的高度重视。此外,包括云底高度在内,中央气象台新研发的雷暴概率预报、颠簸指数、低空风切变等飞行气象条件客观预报产品,对于受阅飞机低空飞行安全也有重要意义。

  在去年的APEC峰会气象服务保障中,中国气象局环境气象中心与京津冀环境气象预报预警中心携手守护“APEC蓝”。这次,中央气象台与京津冀气象部门再次联手,在环境气象预报上下功夫。针对华北区域、北京天安门及周边10个区县、河北、山西等保障重点地区,中央气象台研发了单站静稳天气指数预报产品,基于区域高分辨率环境模式的单点能见度、PM2.5预报释用产品,基于全国高分辨率环境模式的空气质量预报和PM2.5模式释用产品,以及基于WRF-CHEM的源示踪环境评估模型的北京地区污染物输送通量、污染物来源分析产品。正是由于“人努力”“天帮忙”,北京上空的蓝天最终如期出现。

  

8月31日8时河北省气象台业务人员在分析纪念活动举办时的空气污染扩散条件。谢盼 摄影

  天津、河北等省(市)气象局:

  发挥各自优势,协同联动,筑起“兄弟连”

  做好纪念活动预报服务工作,不仅要看北京,更要看整个华北地区气象部门“兄弟齐心,共同发力”。

  从中国气象局开始部署纪念活动专题气象服务保障之初,天津、河北、山西、内蒙古等省(自治区、直辖市)气象局就参与其中,采取区域气象部门合作的方式发出“合力”,这是从历次气象保障服务中得到的宝贵经验。各省(自治区、直辖市)除派出首席预报员进驻北京市气象局专家团队以外,还在优化数值预报模式、研发预报系统时,也密切关注北京气象部门的相关需求。

  天津市气象局组织开发了短时临近预报综合业务平台。该平台将卫星云图、雷达、闪电定位、自动气象站等多种探测资料进行同化,并采用WEB-GIS(网络地理信息系统)与气象数据库的架构,使各类气象资料可实时在地理位置上直观呈现,实现了对最小5公里范围内定点、定时、定量精细化预报。在该平台的支撑下,预报员可选取任意一个地理位置,围绕它建立起任意半径长度的预报预警服务圈。此外,天津市气象局还联合天津大学研发了强对流天气雷达回波特征智能识别技术,建立起针对冰雹、强降水、大风等多种强对流天气的雷达识别模型,提升了对强对流天气的预报预警能力。

  河北省气象局改进了精细化预报系统。该系统优化升级之后,预报员通过对精细化数值预报模式进行客观订正,可以制作出北京周边区域逐3小时精细化预报,预报内容包含天气现象、气温、风向风速、相对湿度等多种要素。除了继续使用闪电定位和短临雷电预警系统外,河北省气象局还改进了新一代雷达终端的数据传输处理方式。Swap卫星云图强对流识别与暴雨追踪技术,也被熟练应用在纪念活动预报服务当中。

  在山西、内蒙古等地,气象部门按照纪念活动气象服务保障特别工作状态的要求及中国气象局的统一部署,在高影响天气、环境气象等预报服务中,发挥自身优势,加强区域联动,全力提高预报精细化水平。

  除了圆满完成纪念活动气象服务保障任务外,在广大气象工作者眼中,这同时也像是一场气象部门上下一心,区域协同,充分展示气象现代化预报技术成果的“大阅兵”。尽管还有差距,仍有遗憾,但相信许多年之后,每一位曾经的参与者,都会将这段写入中国气象事业发展历史的过往,自豪地讲给后人听。

    (责任编辑:刘佳)

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