8月25日下午,天津S波段天气雷达监测到强降水回波云团自西向东逼近天津市静海区,雷达回波色块由黄转红、迅速加深。天津短临预报预警服务系统敏锐捕捉带状对流回波生成,首席预报员综合模型结果与天气雷达实况分析研判,果断指导区气象台将暴雨预警提升至更高等级。从智能系统识别风险到预警发布,全程仅用半小时。
当前,华北地区强对流天气呈增多增强趋势,极端夜雨、局地突发性强降水频发,短时临近预报压力倍增、分秒必争。作为中国气象局《新一代短临预警业务体系建设工作方案(2026—2030年)》首批先行先试省份,天津市气象局坚持数智赋能、场景驱动,把新一代短临预警业务体系建设作为一场业务生产方式的深刻变革,重构“监测—预报—预警—服务”闭环业务链条,推动灾害性天气“早发现、早决断、早准备、早防范”能力系统性提升。
提升雷达协同观测感知力,让风险看见早一步
短临预报之难,在于与瞬息万变的风雨“竞速”。中小尺度天气系统生命史短、局地性强,往往短时成灾。
近年来,天津市气象局加速完善天气雷达协同观测体系,不断提高观测密度与响应速度。目前已建成由2部S波段双偏振天气雷达、6部X波段固态天气雷达、7部X波段相控阵天气雷达组成的组网观测网络,天气雷达产品从采集、组网到抵达预报员案头,由以往约12分钟缩短至90秒以内。
依托S波段、X波段协同观测技术,天津市气象局实现以天气系统特征和业务需求触发观测模式,常规体扫、RHI垂直扫描、强降水加密扫描、扇形凝视扫描随需求灵活切换。常规观测每分钟一次,强降水加密至30秒一次,面对极端强对流天气时启动10秒级“凝视”观测。
当某区域回波异常增强,系统自动指挥周边天气雷达转向追踪,实时解析强回波三维结构、移动路径及发展趋势,形成“大雷达盯范围、小雷达盯细节”的接力观测格局,实现更早发现新生突发对流天气、更清楚看到对流单体结构,为预报预警提供关键数据支撑。在8月25日的降水过程中,组网雷达协同观测系统第一时间自动调度静海区周边多部X波段天气雷达,持续锁定回波单体演变动态、生成小时降水估测产品,为后续研判抢出宝贵时间。
作为全国气象部门唯一承担气象雷达研试业务的专门机构,天津气象雷达研究试验中心以汛期为雷达算法的“考场”,在实战中检验推进天气雷达评估工作,助力天气雷达“看得更准”。研究试验中心主任史静介绍,目前已完成50余项算法中试评估任务,覆盖雷达产品算法、质量控制算法和雷达基数据,成功推动解决全国新一代天气雷达业务软件(ROSE)产品算法问题120余项。
建强AI模型预报智能体,让风险锁定准一分
看得清,更要研判准。强对流天气演变成灾往往就在几十分钟内,预报员最需要的,是能把剧烈天气演变特征讲清楚的客观工具。
今年4月,天津市气象局联合中国气象局地球系统数值预报中心、中国人民大学研究团队研发的“人工智能短临预报大模型”正式投入业务试运行。依托国省联动、局校合作科研优势,创新构建物理机制约束与深度学习融合的“灰箱式”架构,首次将包含降水云团三维演化的物理机制融入人工智能短临预报模型设计。
市气象台副台长邱晓滨介绍:“通过对天津及周边区域天气雷达观测数据进行训练,该模型实现每6分钟滚动更新,可持续生成未来3小时雷达回波、反演风场预报产品,已成功支撑近30次强对流天气过程预报服务。”在4月16日天津局地强对流天气过程中,模型及时发现两条带状对流回波,精准识别宝坻区、北辰区局地对流单体初生、增强及东移趋势,为预报员及时发布雷电预警提供有力支撑。
同时,针对强对流识别、追踪和落区预报难题,天津市气象局预报员自主研发强对流潜势识别、雷雨大风识别追踪、短时强降水识别等7项“人工智能预报小模型”,有效解决ROSE模型对风雹、短时强降水等强对流天气处理虚警率高的问题。台风“巴威”影响期间,分类强对流潜势“小模型”精准锁定蓟州区为强降雨影响核心区,当地42站次降雨量超250毫米,充分验证模型实战能力。
此外,天津市气象局打造“司南”气象预报智能体,可自动解析15类多源观测资料、计算63种本地阈值、分析7类150条强对流关注点。
对此,市气象台台长杨晓君表示,目前针对0至3小时的短临预警,已形成一套行之有效的分工体系——大模型看演变,小模型算强度;持续校验实况,首席最后定夺。
锻造“6211”递进式服务响应力,让预警跑出加速度
天津市气象局坚持智能计算与人工研判协同发力,积极推动预报业务由经验研判向智能辅助决策转变。机器负责汇聚数据、比对产品、提示风险;预报员负责研判天气机制、权衡不确定性、作出最终决断。
今年5月,天津市气象台自主研发的“天津短临预报预警服务系统”上线运行。“人工智能短临预报大模型”“人工智能预报小模型”及“司南”气象预报智能体的综合分析研判,通过平台直达预报员案头,有效串联起监测、预报、研判、告警及靶向“叫应”等环节。
平台更构建起“责任区—警戒区—监视区”三圈告警联动体系,创新形成“6211”递进式服务自动响应机制,实现6小时潜势预判、2小时预警预通报、1小时精准预报、1小时靶向提醒,平台响应力由此有了具体的业务抓手。
从“凭经验”到“用模型”,再到人机协同的“精研判”,天津新一代短临预警业务体系的数智内核正在不断进化。今年入汛以来,天津市气象台暴雨预警准确率达97%、平均提前量达183分钟,强对流天气预警平均提前量提升至66分钟。
预报预警更快、更精准,是为让防灾减灾举措更实、更有底气。天津市气象局将持续推进人工智能短临模型迭代升级、不断优化强对流天气智能识别技术,让监测的“眼睛”更锐利、让预报的“大脑”更聪明,把灾害性天气风险研判关口一再前移,全力护佑津沽大地安澜。
(作者:张妍 刘姝君 林晓萌 责任编辑:周颖)