张家口赛区气象服务团队对国家跳台滑雪中心起跳点的自动气象站进行维护保障。刘昊野 摄

　　12月5日，“相约北京”2021-2022国际雪联跳台滑雪洲际杯和北欧两项洲际杯在北京冬奥会张家口赛区的国家跳台滑雪中心“雪如意”和国家越野滑雪中心完美收官。此时，距离冬奥会正式开赛已不足70天。作为“冲刺”阶段最后的实战演练，这次“模拟考”对于赛区气象服务团队分外珍贵。

　　冬奥会项目，受气象条件影响较大。降雪、气温、风速、能见度……每一项因素都关系着赛程安排、比赛成绩，乃至运动员的生命安全。为保证比赛的顺利进行，北京城区、延庆、河北张家口三大赛区配备了最专业的气象预报团队和最先进的气象监测设备。从气象预报、实况更新到极端天气应对，气象部门拿出了最硬核的实力，迎接“大考”。

　　1 黑科技专业“捕风”

　　张家口赛区建成冬奥会历史上布设最多、观测要素最全雪上项目综合观测系统

　　12月3日，跳台滑雪洲际杯和北欧两项洲际杯开赛的前一天。这一天，张家口赛区气象中心的工作人员分外忙碌。当天的工作简报记录了大家繁忙的日程：上午8点到达裁判塔工作点位，每隔30分钟发布天气实况，向场馆运行报送天气预报，向山地运行团队提供造雪条件天气预报……

　　从12月1日开始，古杨树场馆预报中心每日7时、11时和17时定时发布越野2、3号站以及跳台起点、终点站的中英文精细化站点气象预报。每日7时、17时定时发布中英文场馆通报，预报古杨树场馆群未来10天天气。

　　12月3日上午，跳台滑雪女子标准台公开训练开启。气象中心及时发布了跳台滑雪中心内的天气状况：“气温为零下6.2℃，平均风为偏东风1-2米/秒，最大阵风为6米/秒。”这其中，两项风力指数成为重点关注的对象。

　　张家口赛区承担了大部分雪上项目比赛，对这些比赛影响最大的天气因素，是“风”。尤其是空中技巧和跳台等项目对风的精细预报需求很高：前者要求风速不能大于5米/秒，后者要求风速不能大于4米/秒。

　　往届冬奥会举办地，多为海洋性气候。作为近20年唯一一次在大陆性季风气候带举办的冬奥会，北京冬奥会赛区的风速更大、风向更替明显，气象预报服务以风的预报为主。尤其是张家口，本身就是一个“风口”。

　　为了更好地捕捉“风”，气象服务团队在跳台滑雪中心和云顶赛场架设了多台监测设备。

　　河北省气象局副台长、张家口赛区气象服务团队负责人王宗敏表示，现在，场馆内的每条赛道都设有固定的自动气象站，整个赛区核心区的自动气象站总量达到42套，赛区周边自动气象站达到70套。“因为跳台滑雪中心对风速要求较高，所以这里的自动站最多。目前，‘雪如意’的外围山体上一共设5个站点，内部比赛区设有7个站点。”

　　除了自动气象站，赛区还架设了5部激光测风雷达。据王宗敏介绍，雷达的主要作用是能够准确监测赛道上风速、风向的变化，及时发现赛道上突发的风向风速风险特征点，提升气象预报预判的效果。

　　“依托气象站和雷达提供的赛场气象实况数据，我们做了超阈秒的配套综合研判显示软件，通过这些软件，我们可以给出比赛临近时间段，赛场内风速有可能突破阈值的一个风险概率分布。测试赛期间，针对各个场馆预报点位，每天逐小时滚动制作发布0-24小时逐小时、48-72小时逐3小时、4-10天逐12小时精度的天气预报产品，以及场馆天气通报。”王宗敏表示。

　　目前，张家口赛区已建成冬奥会历史上站点密度最大、观测精度最高的雪上项目综合观测网。

　　2 百米级、分钟级高精度预报

　　人工智能预报技术在国际上首次应用于冬奥会气象服务保障中

　　冬奥会对气象预报有着差异化、精细化的需求，“一场一策”和“一项一策”是现场气象服务的一个重要要求。

　　国家重点研发计划“科技冬奥”项目（气象）负责人陈明轩介绍，北京冬奥会延庆、张家口赛区位于山区，地形复杂，每个赛场的地形和小尺度山地气象特征差异都很显著，因此需要根据不同赛场的地形、气象特点以及赛事举办安排等，进行针对性的气象保障服务，这就是所谓的“一场一策”。另外，冬奥会不同雪上项目对气象条件和潜在气象风险阈值的要求也不尽相同，因此需要根据不同赛事和赛程安排进行针对性的气象保障服务，这就是所谓的“一项一策”。

　　北京冬奥会的天气预报可以精细到什么级别？答案是“百米级、分钟级”。

　　例如高山滑雪项目，赛程只有1到2分钟，当赛场风速超过18米/秒时须立即停止赛事。现场定点的分钟级预报是工作人员进行赛事调控、寻找赛事“窗口期”的重要依据。

　　记者了解到，此次冬奥会，我国气象科技创新首次具备“百米级、分钟级”精准预报能力。不仅建成京津冀区域500米分辨率、冬奥山地赛场核心区域100米分辨率、逐10分钟快速更新的数值预报系统，还研发出从短时临近（0至1小时）到延伸期（30天）的无缝隙精细化网格预报产品，在各项测试赛中运行稳定。

　　高精度的气象预报服务产品，离不开人工智能和大数据技术的支持。比如，气象大数据云平台“天擎”，为冬奥会气象服务保障提供优质数据支撑；以我国自主研发的GRAPES数值预报模式为核心的冬奥0-10天短中期客观天气预报，以及利用深度学习、大数据挖掘等技术形成的冬奥0-10天无缝隙定点气象预报服务产品，为赛期安排提供科学依据。

　　为满足冬奥会高精度天气预报服务刚性需求，2020年，中国气象局组织实施了“智慧冬奥2022天气预报示范计划”，广泛征集国内优秀高分辨率区域数值天气模式和人工智能等客观预报技术、方法和系统。

　　值得一提的是，北京冬奥会是人工智能预报技术在国际上首次应用于冬奥会气象服务保障中。陈明轩表示：“冬奥会气象保障服务需要0-10天内的高精度气象预报作为支撑，需要做到‘定时、定点、定量’的气象预报，而在地形复杂山区的这种小尺度精准气象预报本身就是国际气象界的一道难题，既有的现代数值天气预报模型和传统技术方法有时存在较大误差，因此需要借助人工智能技术和大数据技术，通过对海量的数值天气预报模型预报数据和大量的气象观测数据进行‘再解读’，从而实现客观气象预报的‘再订正’，提升冬奥气象预报的精准度。”

　　3 “三维、秒级、多要素”综合监测

　　科技创新突破世界级气象预报难题

　　北京冬奥会延庆赛区位于海陀山，海拔高、温差大，可以说是“十里不同天”。此次冬奥会雪上项目均在地形复杂的山区举办，冬季山区复杂地形下的小尺度精准预报在世界上也是一个难题，这也是此次冬奥会天气预报难点的核心所在。

　　为了更好服务此次冬奥会，气象部门首次在我国中纬度山区组织实施了复杂地形下冬季多维度气象综合观测试验，实现了“超精细复杂山地+超大城市一体、三维、秒级、多要素”的冬奥气象综合监测。

　　所谓“三维”，指三维气象探测。这是一个系统而庞大的探测“家族”，包括地面自动气象站观测，测风激光雷达的三维风探测，云雷达的云探测，以及风廓线雷达的垂直方向风速风向探测，微波辐射计的垂直方向温湿度探测等。

　　走进北京冬奥会赛场，在赛道出发点、起跳点、结束点等重要位置，随处可见用于实时采集、定时传输数据的自动气象站。这些设备实时回传的动态气象监测信息经过超级计算机的统一梳理，与常规气象数据进行融合，可以模拟出未来一段时间某一地区的天气变化，为气象预报提供精准依据。

　　目前，在北京城区、延庆和河北崇礼及周边地区已建成包括自动气象站在内的现代化气象探测设施441套。陈明轩表示，这些仪器大部分为国产，实现了气象探测技术的自主可控。

　　正是这些设备，支撑起北京、延庆、张家口3个赛区的气象服务信息网络，形成互联互通、数据共享、相互备份的冬奥气象数据服务格局。

　　所谓“多要素”，是指探测的气象数据包括与冬奥气象保障服务密切相关的多种气象要素，比如平均风速、温度、湿度、降水、能见度，等等。

　　河北省气象服务中心副主任、云顶场馆群气象服务组组长李宗涛表示，根据“相约北京”测试活动期间统计，冬奥会和残奥会同期主要的高影响气象风险包括大风、低温、高温融雪、强降雪、沙尘和低能见度。针对这些风险，预报技术人员结合赛事需求开展高影响天气机理及预报指标研究，采用大数据分析等技术研发了温度、风向、风速等气象要素客观预报方法，建立了“冷湖”效应、夜间升温等山地预报模型。最终，构建了赛道高影响天气风险预报模型和预报指标体系，建立了不同天气条件下的赛道雪质和人工造雪气象影响阈值体系和预警机制。

　　空间上的精细化之外，监测在时间上也向更精准的单位迈进：通过地面自动气象站的建设，气象探测可以做到1秒一组气象数据。（王雅婧）