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气象织就观测网 科技添彩冬奥会

发布时间:2022年03月21日 来源:中国气象报社

  “科技冬奥”的意义不仅在于借助奥运平台展示新技术并服务盛会,还在于如何利用冬奥契机,推动科技创新,推广科技成果应用。面对冬奥多项挑战,气象部门坚持需求引领,加强科技创新,聚焦核心技术攻关,圆满完成冬奥气象保障服务任务。中国气象报即日起推出气象科技系列报道,展示盛会背后的气象科技力量。

  “莺啼妫畔杨柳飘,云压海陀雪意高。”前不久,北京西北部的崇山峻岭间,汇聚全球冰雪健儿的一场场 “速度与激情”在此上演。这里是北京2022年冬奥会和冬残奥会举办地之一——延庆赛区。

  这几年,“速度与激情”也在赛场之外进行,让我们看看这个赛场“角逐”的战果:

  赛区核心区气象监测几近空白,对局地天气特征知晓几近为“零”——这是前几年的窘境。

  首次在我国中纬度山区复杂地形下实施冬季多维度气象综合观测,山地精密气象观测技术取得长足进步——这是如今的成绩。

  自2014年9月以来,气象部门先后在海陀山“空白区”、北京城区新建和改造各类冬奥气象立体探测设施148套,形成24小时“三维、秒级、多要素”立体天气监测体系,一张“气象网”越织越密。

  其中,延庆赛区承担高山滑雪、雪地雪橇雪车比赛项目,气象服务保障要求高、难度大,比如高山滑雪赛道从出发至终点处的垂直落差超过900米,坡面长度达3000米,地形复杂,具有明显的局地小气候特征——山脚烈日炎炎酷热难耐,山顶也许就是风雨交加冰雹砸落。

  数年前,海陀山被确定作为延庆赛区的赛场时,由于这座山的历史气象数据几乎完全空白,气象预报员对这座山的小气候“脾性”缺乏了解。就如同医生接诊一名陌生病人,需要借助“拍片”,才能对病灶进行准确诊断。对气象预报员来说,要深入了解这座山的天气状况,才能对当地天气做准确的分析判断。

  当务之急是构建适应冬奥会需求的立体、稠密的山地气象观测网,像CT一样“扫描”整座山的小气候,发现天气“密码”。

  作为气象“CT”安装者,由北京市气象探测中心、延庆区气象局、设备厂家等组成的气象探测保障团队,早在2013年便先后多次前往海陀山勘察、寻找符合标准的监测点。没水、没电、没路、没网的恶劣自然条件,对观测站网布局、建设、运维和海量多尺度、多要素探测数据的实时应用提出巨大挑战。2014年首批梯度气象观测站建成,为成功申办冬奥会提供了准确的气象数据,得到国际雪联的肯定。

  气象部门根据赛事关注的高影响天气(大风、降水、低能见度等),结合延庆赛区受到西南、东南及东北三个主要天气系统来向的影响,在赛区周边50公里范围内共同设计、打造三个维度(中尺度、小尺度、微尺度)综合监测网,建设完成16类42套垂直观测设备,实现三维风场、温湿度场、云宏微观结构等多要素观测。为做好延庆赛区高山滑雪、雪车雪橇场馆气象预报服务保障,填补海陀山观测“空白区”,提供地面气象要素“分钟级、秒级”风监测数据支撑,沿赛道梯度建设26个多要素气象站。此外,在北京赛区,为满足首钢滑雪大跳台不同高度风的监测需求,建设一个地面气象观测站、三个高度的测风塔站。为实现冬奥会和冬残奥会开闭幕式精密监测,逐步建成国家体育场冠层、场内观礼台、舞台地面“4+4+1”的观测布局,数据实时传输至指挥部智慧场馆平台。

  在密织的气象网中,新型观测产品研发应用成果丰硕:

  ——依托3个测风激光雷达对延庆赛区2千米×2千米范围开展协同观测,数据精度达到垂直分辨率50米、水平分辨率100米。直接观测得到单点垂直4千米内风廓线产品,反演获取三维风场、两点之间水平面的水平二维风场、斜剖面的垂直二维风场等产品,为山地风场预报与直升机救援服务提供资料支撑。

  ——综合应用云雷达、云高仪、微波辐射计、天气现象仪等新型观测设备,实时获取山地温湿度廓线、水凝物廓线、云高、总云量、云状等观测数据及融合产品,增强了云能天精细监测对预报服务的科技支撑。

  ——联合相关设备厂家利用现有关键站点的天气现象仪、降水现象仪及ISOS自动判识的视程障碍现象等多源观测数据,合理设计识别规则,获得关键站点逐小时天气现象信息,自动形成ODF(实况)报文。在冬奥历史上首次实现了从数据采集、数据包制作和传输全流程自动化,实时向国际奥委会(IOC)的奥林匹克网站和电视频道、北京冬奥会官网等8个应用场景提供服务,得到冬奥组委技术部的高度肯定。

  依托协同工作机制,北京市气象局联合相关单位开展冬奥各类测试赛、冬奥会及冬残奥会开闭幕式、赛时期间的京、冀、晋、内蒙古四地联合加密观测达2000余次;联合华北区域相关省份开展降雪、沙尘等高影响天气期间的地面加密观测;联合国家卫星气象中心,启动高分卫星、风云四号B星加密观测持续近50天。

  七年织密一张网,气象工作者在国家需要的时候勇挑重任,坚毅前行,默默添彩冬奥盛会,为北京书写“双奥之城”新的历史华章贡献了智慧与力量。

  (作者:丁张巍 秦彦硕 责任编辑:张林)

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