7月11日15时36分,在山西阳泉,一场强对流天气正快速发展。四百公里外,天津气象雷达研究试验中心(以下简称研试中心)业务大厅内实时刷新的全国天气雷达组网拼图大屏上,值班人员同步发现山西阳泉荫营镇附近一个对流单体在快速增强,并呈现出典型的冰雹回波特征,随即通过国省(微信)互动交流群,第一时间联动阳泉市气象台核实天气实况。对方很快反馈,当地观测到最大直径6毫米的冰雹,并已及时发布冰雹橙色预警。
上述联动,看似是一次常规的关于天气实况互动,实则是国家级雷达研究试验平台支撑全国强对流监测预警的一次实战。依托中国气象局综合观测司和雷达气象中心指导建立的强对流天气实况国省互动机制,研试中心深入践行“观测即服务”理念,常态化开展全国强对流天气监测、典型个例收集及算法验证工作,加速推动雷达观测成果在全国汛期预警业务中的落地应用。
为全国雷达算法搭建业务“考场”
冰雹、龙卷、雷暴大风等强对流天气的精准识别与预警,关键在于算法支撑。近年来,人工智能等新技术不断融入气象雷达业务,各类新算法层出不穷。然而,一项算法是否真正具备投入全国业务应用的价值,不仅要看实验室测试结果,更需经过海量历史过程复盘和真实业务场景检验。
“科研关注算法创新性,业务则看重算法的稳定性、可靠性,要求算法能适配全国复杂多样的气候环境与地形条件。”研试中心主任史静表示。过去,由于各研发团队所用数据样本和评价标准不一,算法之间难以客观比较,也缺乏一个将科研成果转化为业务能力的统一验证平台。
中试评估正是连接科研创新与业务应用的关键纽带。作为我国唯一承担气象雷达研究试验、中试评估任务的专业机构,研试中心持续推进国家级雷达中试评估体系建设。2025年,雷达中试评估系统V1.0正式投入业务运行,实现了从算法申请、集成部署、历史回算、结果分析到评估报告生成的全流程自动化。截至目前,该平台已累计完成50余项算法中试评估任务,评估范围涵盖雷达产品算法、质量控制算法以及雷达基数据质量等多个维度。
为进一步夯实评估基础,研试中心目前已归档全国新一代天气雷达连续10年的原始基数据,建成包含3000余个灾害天气实况个例和万余条问题案例的高质量评估数据集,并制定了强对流识别、雷达回波外推、定量降水估测、雨雪相态识别等多类雷达产品的评估规范,为算法评价提供了统一的数据资源和技术标准。
今年,借助第三届全国气象雷达应用大赛契机,研试中心组织开展强对流天气识别算法专题征集活动,引入“赛马制”评估机制,在统一数据集和评价体系下,对算法的识别准确率、预警提前量、虚警率等核心指标进行综合比选,加快优秀算法遴选与业务转化进程。
在实践中验证 在业务中优化
研试中心持续开展全国新一代天气雷达业务软件(ROSE)定量化评估。2024年以来,通过中试评估发现ROSE产品中的算法问题48项,并针对冰雹识别、雷暴大风、龙卷识别、短时强降水识别以及定量降水估测等产品提出优化建议,推动业务软件持续迭代升级。
近年来,天津持续完善天气雷达协同观测体系,建成由2部S波段双偏振天气雷达、6部X波段固态天气雷达和7部X波段相控阵天气雷达组成的观测网络。依托观测能力提升、算法持续优化和智能预报技术应用,针对预报难度最大的局地短时强降水,天津暴雨预警准确率达到93%,平均提前量145分钟;强对流天气预警平均提前量达到66分钟。
7月7日,天津出现强降雨天气过程。当日上午,S波段天气雷达率先发现滨海新区北部强回波发展。随后,X波段天气雷达以1分钟一次的更新频率持续追踪对流单体演变。依托大小雷达协同观测和持续优化的识别算法,滨海新区气象局先后发布雷雨大风黄色、橙色预警,为公众防范灾害天气争取约3小时准备时间。
如今,依托国家级雷达中试评估体系,一批批雷达算法与协同观测策略在真实天气过程中接受检验、迭代优化,正加速向全国业务应用推广。科技成果转化的“最后一公里”持续打通,为全国强对流天气监测预警能力提升筑牢了更坚实的技术底座。
(作者:杨莹 姜明 责任编辑:张林)