近日,台风“巴威”远距离输送水汽,叠加长江流域梅雨锋、北方冷涡等天气系统,引发东部沿海台风风雨、长江流域梅雨强降水、华北大范围持续性暴雨等天气过程。中国气象科学研究院(以下简称气科院)、北京城市气象研究院(以下简称城市院)、中国气象局武汉暴雨研究所(以下简称暴雨所)、中国气象局广州热带海洋气象研究所(以下简称热带所)、青岛海洋气象研究院(以下简称海气院)等国家级气象科研院所同步启动观测试验、数值预报及智能模型攻关,依托自有观测体系、自研数值模式与人工智能预报等技术,以硬核气象科技全程支撑台风“巴威”及连锁暴雨过程的预报预警服务,在实战中交出气象科研的优异答卷。
气科院:构建联合追风阵线 开展协同观测试验
为“捕捉”台风“巴威”影响华北及黄淮地区的关键气象数据,气科院专项气象保障技术研究中心依托国家重点研发项目“京津冀强降水适应性观测和预报预警关键技术”、国家杰出青年科学基金项目和河南省“揭榜挂帅”项目,构建京津冀—河南联合追风阵线,全方位开展跨省协同观测试验,全力支撑区域暴雨预报预警与防灾减灾工作。
试验前期,团队科学谋划、提前部署,7月2日完成试验方案编制与中长期降水形势分析;8日起滚动更新观测研判成果;9日锁定河北省保定市易县、石家庄市栾城区为核心观测阵地及河南水汽输送关键监测区域,建成覆盖上述区域的协同观测网络。11日,团队赶赴一线,完成移动观测车、风廓线雷达、微波辐射计、测风激光雷达及拉曼温湿度激光雷达等多套设备的架设与调试,实现数据实时上传至相关省气象局并支持远程访问。

气科院专项气象保障技术研究中心跨省协同观测试验现场 图/张震
本次试验投入多套高精尖观测装备,精准捕捉边界层温湿风廓线、水汽垂直输送及中尺度对流系统三维结构等关键数据。目前,团队已在河北成功捕捉到“巴威”外围系统与西风槽相互作用下的强降水过程,相关数据为提升华北地区强降水预报预警能力提供一手资料。
城市院:数智观测双轮驱动 守护华北暴雨防线
受台风“巴威”远距离水汽输送与北方冷涡共同作用,7月10日至12日北京及华北大部迎来大范围持续性暴雨。城市院以暴雨机理研究为先导,构建“立体观测—技术研发—预报服务”完整技术体系,全方位支撑区域暴雨预警工作。
暴雨来临前,该院观测团队启动应急观测专项预案,依托海淀阳台山强对流综合观测基地开展加密观测试验,聚焦地形抬升致雨增幅、近地面风场演变等开展精细化监测。同时,联动气科院团队,依托京津冀观测敏感区识别预报系统,自7月8日起,每日输出强降水敏感区预报产品,为适应性观测试验提供前置指引,采集到完整的台风与地形耦合作用下暴雨形成的实测数据,夯实暴雨机理研究基础。
在预报技术层面,全新升级的CMA-BJ V3.0精细化数值预报系统迎来实战检验。这套具备3公里水平分辨率、61层垂直模拟能力的预报平台,融合卫星、雷达、GNSS水汽等14类观测资料,可输出最长96小时逐小时强对流预报产品,提前48小时预判出本次华北大范围暴雨,精准锁定北京平谷、通州,河北唐山等大暴雨落区、降雨时段与强度,提前捕捉上游山西、甘肃局地强对流过程。
热带所:多模式迭代升级 精准预判台风路径强度
针对台风“巴威”预报保障工作,热带所依托自主研发的热带区域数值预报模式体系,在台风路径、登陆地点、暴雨落区预报上实现技术突破,为沿海地区防台减灾提供核心决策支撑。
热带所两套国家级业务模式CMA-TRAMS、CMA-GD稳定投入全程保障。CMA-TRAMS模式提前5天精准预判台风“巴威”将登陆浙江东南沿海;两套模式输出的台风降水落区与实际降水分布高度吻合,有效支撑各地防汛部署。
在此基础上,融合人工智能技术的新一代TRAMS-AIC“物理+数据”双驱动预报模式展现更强预报优势。该模式在传统TRAMS框架内嵌入人工智能模型实时修正预报偏差,并优化台风内核权重函数,大幅提升台风快速增强与长时效降水预报能力。本次台风过程中,该新模式预报准确率优于国际主流预报模式,新技术业务转化成效凸显。
暴雨所:立体机动组网观测 解析梅雨暴雨机理
台风“巴威”北上发展期间,长江流域同步处于梅雨降水高发时段,中尺度对流系统频繁活动,极易诱发流域大范围暴雨洪涝。暴雨所依托一体化机动观测装备,在江汉平原搭建高密度观测网络,同步开展跨流域协同观测试验,从观测源头补齐梅雨暴雨机理研究短板,为优化数值预报方案提供基础数据支撑。
暴雨所持续推进长江中下游梅雨锋暴雨“地—空—天”一体化综合观测试验,在湖北监利国家基本气象站布设全新大气垂直廓线机动观测系统,整套设备集成风廓线雷达等多类装备,可完整捕捉云系与降水从生成到消散的全过程精细特征。监利站点联合江陵、洪湖观测点位形成三角细密观测网,能够精准捕捉中小尺度对流系统细微变化,破解梅雨锋暴雨微物理结构观测难题。
现场观测期间,科研人员实时核对方舱内多维气象智能监测系统数据,及时排查设备数据偏差,保障观测资料连续可靠。今年,在长江流域气象中心统筹下,暴雨所首次联动全流域多省份开展暴雨协同观测试验,充分考量长江暴雨上下游联动特征,整合全域实测数据,用于解析流域暴雨多尺度演变规律,为数值模式参数化方案、资料同化技术优化提供一手实测样本。这套可移动、高集成度的机动观测体系,实现固定站点监测与跟踪式移动观测相结合,持续为长江流域汛期暴雨监测预警技术升级提供坚实科研支撑。
海气院:海陆协同开展野外观测试验
7月12日以来,受台风“巴威”影响,山东省青岛市沿海持续遭遇海水倒灌,部分道路封闭,相关景区关闭。
青岛市气象台预报科科长郝燕介绍,台风“巴威”在远海激生涌浪,早于台风本体抵达青岛近海;台风过境期间,外围东南大风裹挟海水向岸边推挤,形成风暴增水。增水与天文大潮共同作用,使得潮位急剧升高,引发海水倒灌。
对此,青岛海洋气象研究院依托中国气象局黄渤海海洋气象野外科学试验基地,启动专项台风观测预报试验,并联合山东省、青岛市气象局共同参与EXOTICCA-Ⅲ台风观测试验。
海上,试验以波浪能滑翔机、海洋浮标、海上平台自动站为观测载体,持续开展近海海气相互作用数据采集,实时记录台风过境时海气界面能量交换过程;陆上,除常规业务观测网络外,布设激光测风雷达、微波辐射计等岸基设备,对低空大气边界层开展连续垂直探测,获取台风底部风、温、湿度分层观测资料。
科研团队同步运用“海—浪—气—陆—冰”多圈层耦合预报系统开展数值预报试验,提前7天输出台风路径、强度、风雨、海浪、海温等高时空分辨率预报产品。现场观测与数值模拟同步推进,全面获取台风全过程的海气互动实测数据。相关预报产品将实时推送至中央气象台台风与海洋气象预报中心及青岛市气象局,为一线气象预报研判提供参考依据。
下一步,气象科研院所将持续推进极端天气核心技术联合攻关,加快观测、数值预报、人工智能技术融合创新,持续拉长灾害预报提前量、缩小预报误差,以更加精进的气象硬核科技守护汛期安全。(郭建平、陈田萌、赵秀娟、程志刚、季伟文、王立稳、吴玲燕、刘欢、唐悦、周伶俐、胡扬、别庸对本文有贡献)
(作者:张艺博 于桐 责任编辑:张林)