奔“早”而行 向“准”发力 开局之年气候预测业务发展纪实

2022-01-15 10:50:03 来源:天气频道

今年3月,中国气象局开始面向公众发布《气候预测公报》。“天气预报够不着的天气”进入普通人的生产生活。

事实上,在历年频现的极端天气气候事件中,气象部门提供的气候预测产品为保障国家经济运行、民生改善发挥着越来越重要的作用。

进入新发展阶段,经济社会发展对气候预测的需求更多、要求更高,中国气象局紧紧围绕服务“生命安全、生产发展、生活富裕、生态良好”的战略定位,不断加强极端天气气候事件机理诊断和预测研究,强化科研业务深度融合,推进气候预测核心技术创新,全力提升气候预测水平和服务能力,气候预测业务现代化建设取得明显成效。

成为支撑国计民生的重要力量

一直以来,气候预测都作为重要的决策信息服务国家战略。当前,包括我国在内的全球100多个国家和地区已经提出了碳中和目标,这一气候雄心和降碳行动的依据,主要就是科学家们利用气候模式做出的长期气候预测。

在庆祝中国共产党成立100周年大会、第十四届全国运动会等重大活动保障中,也有气候预测服务的身影。今年汛期天气气候形势复杂,国家气候中心打破业务常规,早部署、早准备。2月就与应急管理部、水利部等相关专家进行了第一次汛期气候预测会商,较往年提前了1个月。

汛期客观条件的复杂性增加了气候预测的难度,但今年汛期气候预测仍达到“五个准”:准确预测东亚夏季风偏强、我国北方多雨;准确预测海河流域局部、松花江流域、长江上游和下游有较重汛情;准确预测雨季进程及强度和季节内各月降水趋势;准确预测全国平均气温和高温趋势;准确预测汛期台风强度趋势和盛行路径。

-12021年延伸期极端天气气候事件预测检验。(图/国家气候中心)

“准确的气候预测对社会各界生产生活有巨大帮助,可以提高生产效率,减少气候灾害造成的损失。” 国家气候中心首席预报员陈丽娟说。随着气候预测准确率的提升,气候预测产品在防灾减灾以及各行各业的生产规划等方面得到有效应用,农业、水利、工业、交通、电力等许多领域都从中受益。

“雨季什么时候到来,什么时候结束?这是我每年最关心的事情。”湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司防汛办主任刘世军说。该公司管理着江垭和皂市两个大型水库,把握不准雨季时间,就可能给防洪、发电、保生态用水等带来不利影响。所以他们每年都与湖南省气象部门保持联系,密切关注滚动更新的气候预测和天气预报信息。

在广西,根据精准天气预报和超前的气候预测,中国南方电网广西电网有限责任公司协调各大水库合理利用来水发电,今年实现全流域“零弃水”,水电全额消纳。

从行业产业到公众生活,气候预测产品都在发挥积极作用。就个体而言,有了“今年冬季冷空气活动偏多”的预测结论,公众可以考虑提前选购羽绒服、秋衣秋裤等保暖产品。根据淘宝联合天气通发布的《气象经济学冷知识》,今年淘宝、天猫上的秋裤销售高峰较去年提前40天。

随着经济发展和百姓对美好生活的追求,气候预测产品已成为支撑国民经济和社会发展的重要力量。

推进核心技术攻关和业务能力提升

一直以来,气候预测是大气科学领域的世界性难题。我国处于东亚季风区,季节和年际变率大,影响我国气候的系统复杂,气候预测的难度和不确定性更大。

目前,我国气候趋势预测自主核心技术——第三代气候模式经检验已达到“整体性能同类先进,部分性能国际领先”的水平,并逐步形成延伸期、月、季节到年际的客观化气候趋势预测业务体系。与此同时,气候预测完成了从以物理统计为主,到以气候预测数值模式为基础、动力与统计方法相结合的转变,以气候模式为代表的气候预测核心技术有了长足发展,客观化预测水平大大提升。

-112月22日,气候监测预测分析系统(CIPAS3.0)通过评审。该系统为气象部门历时一年打造的新一代气候预测业务系统,是第一个全面融入气象大数据云平台“天擎”的国家级业务平台,为全面提升气候精密监测、精准预测提供平台支撑。(图/国家气候中心)

近一年来,国家气候中心从精细化区域气候预测模式系统研发与应用、多模式集成预测系统升级、基于机器学习算法的预测技术研发、次季节气候网格预测方法研发和发展客观化决策集成策略方法等五个方面,着力构建新一代气候预测技术体系。

目前,精细化区域气候预测模式系统正为2022年北京冬奥会和冬残奥会的筹备提供月-季节和延伸期等气候预测产品。

核心技术的长足发展,使得我国气候预测准确率稳步提高。2021年各月预测评估总体高于历史同期,能超前20天较好把握延伸期时段主要的降水过程。例如,针对7月9日至13日西南至华北强降雨过程,最早发布预报时间为6月21日。

针对气候预测中的薄弱环节,面向关系国家发展的重点区域、流域和领域,国家气候中心着力推进核心技术攻关,加强机理研究和预测方法研发,全面增强核心业务能力。

西南地区是我国乃至世界天气气候系统最复杂、预测难度最大的区域之一。国家气候中心从华西秋雨年代际变化、西南雨季典型模态及影响机制、西南地区春旱的机理和西南地区冬季气候异常的预测因子等方面深入研究,建立了西南雨季预测指标,开展了西南地区夏季降水模式预报技巧评估,初步建立了客观化预测方案,多模式集合在降水次季节变率以及降水年循环分量的预测场的优势初显,大部分地区预测技巧可达4候。

-1气候预测为水库调蓄水和发电提供了“超长期”决策支撑。图为丹江口大坝汛期开闸泄洪。 (图/单金涛

今年5月,冷涡强度达1996年以来最强,给东北地区带来大风、强对流等天气,严重影响当地公众生产生活。对此,国家气候中心研发东北冷涡的识别方法,建立冷涡强度和频次监测指标,并形成实时监测产品;从次季节和年际变率两个层面研究春末夏初东北冷涡形成机理,构建动力学概念模型。在机理研究和预测方法研发的基础上,东北冷涡及东北地区夏季降水预测能力显著提升。

今年7月,长江流域中上游发生阶段性暴雨洪涝;9月,黄河流域形成罕见秋汛。围绕气象服务保障流域高质量发展的重大需求,国家气候中心开展长江流域夏季降水季节内变化特征分析和影响系统研究。科研人员基于物理统计和动力模式初步建立长江流域梅雨监测预测子系统,初步建立长江流域年降水客观化预测模型,由此对2021年各区入梅时间和梅雨量做出的预测与实况基本一致;针对华北雨季开始时间开展环流系统诊断分析,研发客观化预测产品,海河流域汛期降水预报模型应用于今年汛期预测,预测与实况检验结果一致。

在环境领域,初步建成大气污染气候监测预测业务系统,准确预测各月和季节大气污染总体趋势,为重大活动预测服务提供有力支撑。

未来我国将进一步建设适应需求、结构完善、功能先进、服务智能的现代气候预测业务体系,实现气候预测精准化、客观化,业务系统智能化、集约化,增强全球监测、全球预测、全球服务能力,更好地服务国计民生。