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从引进到自主创新 为数值预报刻上中国印记

来源:中国气象报   发布时间:2018年12月17日09:05
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  中国气象报记者 黄彬 段昊书

  最优化利用探空、卫星等探测数据和大气运动物理与数学理论,在高性能计算机上求解大气运动变化规律所遵循的数学物理方程,以推演未来天气的发展变化,这便是天气预报的核心技术——数值预报。

  2016年6月1日,印刻着“中国智造”的GRAPES全球预报系统(GRAPES_GFS V2.0)正式投入业务运行。国家气象中心主任王建捷表示,这标志着GRAPES全球预报系统实现从科研阶段向业务运行阶段的转变。同时,这也是我国自主研发的全球数值预报模式结合业务实践反馈进一步优化创新的新开端。

  作为气象业务的核心与基础,数值预报的发展充满了曲折。改革开放40年以来,一代代气象工作者一步一个脚印,稳步前行,才实现了数值预报的跨越式发展。

  我国在数值预报方面的研究始于1956年。改革开放以后,通过引进,我国逐步建立起比较完整的数值预报业务体系,包括全球中期数值预报、区域降水预报、热带气旋预报、环境气象预报模式系统等,在日常的气象业务与服务中发挥了不可替代的作用。

  但问题逐渐显现,依靠引进而建立起的数值预报业务系统与我国不断增长的经济与科技实力、高性能计算机的研制能力等存在“不相适应”的问题。

  “中国必须要有自己的数值预报!这需要我们坚持既定技术路线不动摇,在实践中磨砺前行。”中国气象局数值预报中心副主任、国家重点领域创新团队数值预报团队负责人沈学顺说。

  坚守着自主创新的初心,就有了明确的前行方向。研发团队在深入理解和借鉴国外先进经验的基础上,找到了适合国情的数值预报自主研发方案,并不断积累相关基础理论知识与研发经验,培养研究能力,坚守路线不动摇,完成了一系列数值预报重大核心攻关任务。

  自主创新之路虽然漫长,但经过十余年的磨砺,数值预报这柄“利器”终于被刻上了中国的印记——

  2001年,中国气象局开始自主研发新一代全球/区域通用数值天气预报系统GRAPES,并在区域模式上取得成功。

  2006年,GRAPES区域数值预报业务系统(GRAPES-Meso)正式投入业务运行。

  2007年7月,GRAPES的研发全面进入全球模式系统发展阶段。

  2014年,高分辨率资料同化与数值天气模式被确定为国家气象科技创新工程三大攻关任务之一,自主创新的脚步不断加快。

  2016年,GRAPES全球预报系统正式投入业务运行并面向全国下发产品。

  在GRAPES全球预报系统(GRAPES_GFS V2.0)业务化使用一年后,2017年5月,中国气象局被正式认定为世界气象中心(WMC)。目前,该系统已开始提供全球范围内的气象预报服务。通过利用GRAPES全球预报系统提供的数据产品,“一带一路”沿线国家能够监测分析各种灾害性天气事件,包括强降雨、暴雪、强风、干旱、高温热浪、极端低温等。

  今年7月,GRAPES全球四维变分同化系统实现业务化。作为新建立该业务系统的国家,我国已进入资料同化技术主流行列,并迈上了更高阶的资料同化开发平台。

  目前,我国数值预报的水平仍与世界第一梯队存在差距。“不可能一口吃成胖子”,只有不断积累,持续追赶,才能加快创新步伐,赶超国际一流。

  按照清晰的路线图稳步前进——数值预报业务将朝着全球公里尺度分辨率、海陆气冰耦合数值模式系统、百米分辨率局地数值预报和多尺度集合预报方向发展。到2020年,再让模式本身的计算精度和同化技术上一个台阶,提高预报能力和水平,做到全球10公里分辨率,东亚范围3公里分辨率。

  令人欣喜的是,11月28日,GRAPES全球集合预报系统完成业务化评审。至此,一套完整的GRAPES数值预报体系在我国建立。

  (来源:《中国气象报》2018年12月17日一版“改革开放40年·印记” 责任编辑:张林)

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