自力更生实现再分析产品零的突破
来源:中国气象报   发布时间:2020-12-25
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  从零起步,自主研发,成功研制出中国第一代全球大气/陆面再分析产品(CRA),质量达到国际第三代同类水平,打破我国气象业务科研对国外再分析产品的依赖局面——气象资料质量控制及多源数据融合与再分析攻关团队交出的成绩,不可谓不优异。从备受质疑到多方赞誉,这个年轻团队走过的道路,并不平凡。

  栉风沐雨 艰难起航

  再分析能力,是气象强国毋庸置疑的“标配”。自20世纪90年代中期开始,美国、欧洲和日本等先后组织和实施了一系列大气再分析计划,获得了远远超过原始观测资料本身价值的效益。

  这是一个垄断领域,长久以来,我国在大气再分析领域一片空白,相关业务和科研工作依赖国外产品,严重制约着我国气象现代化发展水平。

  曙光,在2014年出现。这年5月,中国气象局印发《关于全面深化气象改革的意见》,提出推进国家气象科技创新工程,再分析工作位列其中。同年10月,《国家气象科技创新工程实施方案(2014-2020年)》出台,明确要求国家气象信息中心作为牵头单位,负责“气象资料质量控制及多源数据融合与再分析”重大核心攻关任务,同时要求全球大气再分析产品的质量要接近欧洲中心等国际第三代大气再分析水平。

  气象资料质量控制及多源数据融合与再分析攻关团队的雏形“资料再分析科”于2013年底组建。一个重大的历史使命,就这样落在这个成立不足一年的团队上。

  周围不乏质疑声:欧美日领跑再分析领域多年,我国落后太多,实力有限,能否做成?从零起步,将大量人力物力财力投入在这样一个艰巨的攻关方向,是否值得?

  面对质疑,团队成员从未退缩。他们拧成一股绳,如痴如狂地学习再分析相关知识,统筹谋划,在很短的时间内拿出了攻关实施方案。当这份方案遭遇第三方评估专家质疑时,他们毫不气馁,在短短三个月内拿出了修改完善的实施方案。2015年9月2日,攻关任务实施方案获得批复通过,以再分析为龙头的“气象资料质量控制及多源数据融合与再分析”攻关任务起航。

  攻坚克难 拔节生长

  “完 成30公 里 分 辨 率40年(1979-2018)全球大气再分析数据集,质量接近国际第三代大气再分析水平,东亚和中国区域高于国际第三代大气再分析水平。”这是攻关任务的目标,也是攻关团队中每一位成员6年来日夜奋斗的事业。

  作为团队带头人之一,周自江研究员对攻关任务的发展方向和科学目标有着清醒的认识。五大主攻方向需要分别突破,七类关键技术亟待取得进展。攻关团队争分夺秒,为收获高质量成果努力奋斗。

  从零起步,谈何容易。起初,资料、同化、模式、评估等方面问题层出不穷。其中,循环同化系统误差偏离正常轨道,是攻关团队遇到的最大挑战之一。

  资料同化千头万绪,同时关系到资料、同化和模式三大方面。仅观测资料就有很多类,每类观测类型又包含质量控制、偏差订正、观测误差估计、观测增量计算等环节。在这样一个复杂系统里查找问题,无异于大海捞针。

  面对问题,攻关团队热情高涨,迎难而上。对于这项艰巨的工作,他们在投入热情的同时,从未忘记冷静思考,通过引入WIKI电子管理平台、定期召开例会、频繁远程会商等手段,团队以更高的效率不断探索解决难题的方法。

  一行行检查同化系统升级代码,一条条翻阅文献和技术报告,数十次开展循环同化试验……努力终有回报,问题逐个解决,难关接连攻破。第一次年度考评成绩“良好”,第二次年度考评成绩“优秀”。攻关团队一步一个脚印,征服这条前人未曾涉足的赛道。

  6年来,攻关团队成功研制出中国第一代全球大气/陆面再分析产品(CRA),在这个过程中,他们突破气象资料业务瓶颈,发展了面向不同应用的质量控制技术,建成了高质量的百年全球基础数据集和气候数据产品;强化了雷达和卫星资料处理与质量保障,风云卫星综合辐射定标精度和定量产品质量提升明显;自主研发了多源数据融合核心技术,研发了降水、陆面、海洋、云等融合分析产品;建成我国第一代东亚区域大气再分析系统,制作形成12公里高分辨率东亚区域再分析数据产品(2008-2018年)……

  气象大数据智能发展,需要集历史再分析、实时实况分析和智能网格预报为一体,打造无缝隙全覆盖的多维气象数据。就此,2018年,一项新任务被添加到攻关团队的目标中——研发高质量的时空、要素多维实况分析产品。

  短短两年时间,实况业务迅速发展,全球-区域-局地一体化的实况业务系统迅速建成,在国省两级实现业务应用。时效是实况的生命,攻关团队不断向细微处要时间,梳理优化观测传输业务流程、通过分省运算提高数据处理效率、实现降水产品逐10分钟滚动更新。如今,作为预报的“零时刻”,实况产品已成为智能网格预报的初始场和检验场。

  艰苦奋斗终有回报,辛勤耕耘迎来收获。12月1日至2日,攻关任务通过终期评估,并获得“优+”成绩。12月3日,CRA通过业务准入评审,即将业务应用。攻关团队历经6年努力,让中国再分析业务从纸上的规划,升华为宏伟的事业。

  聚贤用能 面向未来

  终身之计,莫如树人。攻关团队的丰收,一方面是再分析业务从无到有建立,另一方面则是一支极具战斗力的研发队伍日趋成熟。

  4人晋升二级研究员,17人评选为正研级高工,6人入选中国气象局青年英才培养计划,还为省级气象部门培养了9名科技创新骨干和28名访问学者。形成这样一支强有力的研发队伍,靠的是一套能够激发人员潜力的团队运行管理办法,以及始终如一的严格执行。

  攻关团队严格落实中国气象局党组要求,专门制定了《气象资料质量控制及多源数据融合与再分析团队运行管理办法》。根据这套办法,团队骨干成员每年都要接受严格的年度考评,根据其状态、贡献作出动态调整,不合格者会被淘汰。数年来,据此动态调出的骨干成员达26人。

  有出,自然有进。攻关团队任务繁杂,其中核心任务由骨干成员完成,此外还有很多重要贡献者。这些重要贡献者同样参与团队年度考评,其中贡献大、考评成绩佳者,会增补到骨干成员中。

  这种“升降级”的机制,鼓励着团队成员力争上游。“终期”评估虽然已经过去,但攻关团队却仍然走在不断前行的路上。基于大气、陆地、海洋多圈层耦合的再分析,成为团队未来的攻关方向。

  ——数据质量控制走向多圈层、社会化:攻关多圈层、多载体观测数据质量控制、偏差订正技术,推进社会化观测数据应用。

  ——从数据融合走向知识融合:攻关多源数据融合和多元知识融合分析技术,集成应用人工智能分析等技术,构建多圈层数据融合业务。

  ——突破耦合再分析技术:与国产数值模式对接,构建“全球-区域”一体化的大气、大气化学、陆地、海洋耦合再分析业务。

  ——不断追求“更高、更快、更强”:研制长序列、高分辨率、高质量、高精度、快速更新的天气气候实况产品和再分析产品,质量达到或接近同期国际先进水平。

  行稳致远,未来可期,面向国家战略需求,面向气象强国需要,攻关团队仍走在一条不懈奋进的道路上。(刘钊)

(来源:《中国气象报》2020年12月21日三版 责任编辑:王美丽)

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