高山滑雪比賽中,選手最高滑行速度可以超過130公裡/小時,即36米/秒,以這個速度疾馳,風速和風向將對最終成績產生很大影響。所以,在高山滑雪賽場,對於風的預測顯得尤為重要。
在北京冬奧會延慶賽區,一支由11名成員組成的冬奧氣象現場服務團隊已經紮根4年。他們收集賽場風速和風向等數據,一遍遍進行模擬預報,以期在冬奧賽場作出準確預報。
測風
背風速儀上山訂正模擬數值
12月初,海拔超過2000米的海陀山已經出現積雪,從延慶城區能遠遠地看到著名的「海陀戴雪」景觀。再過400多天,各國名將將匯聚於此,爭奪高山滑雪和雪車雪橇項目的冬奧會獎牌。
在北京冬奧會延慶氣象服務分中心,一塊塊大屏幕全景展示賽場風向、風速等數據。延慶賽區冬奧氣象服務團隊隊長時少英指著其中一塊屏幕介紹,「這是小海陀山,兩邊山脊就像兩條胳膊似的,懷抱裡邊,也就是陽坡的位置就是高山滑雪中心。整個陽坡還錯落幾條山脊和山溝,競技賽道和競速賽道在不同的山脊之上」。
高山滑雪從山頂起點到結束區基本一分多鐘就完賽,運動員的速度可能達到每小時110公裡甚至130多公裡。「這樣的速度下,如果風速超過11米/秒,就要特別關注風速或者風向可能的影響。如果風速到17米/秒,就是大風的情況,裁判委員會就要決定賽事是否停止。所以,氣象團隊就是要對敏感天氣進行準確預報。」時少英解釋。
她指著一個風向模擬圖,「左邊這條是競速賽道,右邊是競技賽道,起點海拔接近2200米以上,終點在海拔1300米左右,落差達到900米。山頂的風和山腳的風差異非常大,沿著賽道不同位置的風的差異也非常大。在這樣一個微尺度的範圍內,精細刻畫每一點的風向風力是很難的。且不說一處山石、一棵大樹、一處建築設施都有可能讓風向風速發生變化,當氣流過山時,速度不同,大氣穩定度不同,賽區的風會發生很大的不同。」
時少英說,預報員會基於各項數據來模擬賽區的氣象條件,還要背著風速儀去山上實地考察,對數值模式結果進行訂正,然後把預報員積累的經驗疊加上去,使得賽區的氣象預報更精準。
建站
氣象站供電通信均有雙保險
自2014年北京申辦冬奧會開始,氣象部門根據天氣氣候評估需求,開始在海陀山核心賽區建設自動氣象站,最開始建設了4套,分別位於西大莊科、長蟲溝、小海陀、二海陀。
所謂自動氣象站,是指在某一地區根據需要建設的,能夠自動探測多個要素,無需人工幹預即可自動生成報文,定時向中心站傳輸探測數據的氣象站。這種站點能對風速、風向、雨量、空氣溫度、空氣溼度、輻射、土壤溫度、土壤溼度、蒸發量、大氣壓力等十幾個氣象要素進行全天候現場監測。
「團隊有十幾個人,一開始建站的時候沒有路,設備全靠人背上山,每個人都要背幾公斤精密設備,太重的只能用騾子來馱。施工環境也非常惡劣,夏天最熱的時候,在山頂也要穿羽絨服;冬天,眉毛暴露在空氣裡都會結冰。」北京市氣象探測中心探測首席常晨回憶。
北京冬奧會申辦成功後,根據冬奧組委對於賽事氣象探測要素以及氣象服務保障的需求,又陸續在延慶核心賽區新建賽道氣象觀測站17個、應急備份站4個。
「這些站也隨著賽道改道不斷遷址。現在我們能做到競技賽道和競速賽道基本每隔百米就有一個氣象站。」北京市氣象探測中心副主任張曼說,為了保障設備正常運行,他們進行了一些升級改造。「現在自動氣象站的供電是雙路的,既有太陽能也有市電;通信也是雙路傳輸,有北鬥傳輸也有GPRS傳輸,這是針對當時基礎設施還不到位的情況下採取的一些保險舉措。」
「在業務中我們主要關注的是風,目前已經實現『秒級風』的觀測,還將在賽道上補充其他探測設備,包括測風雷達、微波輻射計、天氣雷達等,搭建立體垂直的觀測網來捕捉各種氣象探測數據。」張曼說。
目標
提供冬奧最高標準氣象服務
時少英說,他們的目標是提供「百米級、分鐘級」的預報,這在冬奧會賽事氣象服務史上是最高標準。
「我們把關注區域打成100米×100米的網格,期望用數值模式來模擬賽區的精細要素變化特徵。如果空間解析度更粗些,例如1千米×1千米,那麼山頭有可能就被抹平了,賽場就一個點。」時少英解釋,網格越精細,地形也越精細,帶來的計算量非常大,對高性能計算機的要求也非常高,時效要求也比較高。「精細到什麼程度,就風速來講,希望沿著賽道風的變化都能夠了解清楚,但這也很難。」
延慶冬奧賽區現場氣象服務團隊連續第四年開展現場駐訓,逐步開展對模式溫度、風速訂正客觀方法的研究,基本掌握和了解了不同天氣背景下延慶高山滑雪賽區風、氣溫、降雪、能見度等要素的變化特徵。
「現在,我們就是要把過去三年積累的天氣個例進行復盤,仔細分析從山頂到山腳風的變化、氣溫的變化。要達到的目標是,只要預報員看到一種天氣類型,腦子裡一下子就能夠想到賽區從山頂到山腳的氣象要素可能的變化。」時少英說。
鑑於當前的全球新冠疫情形勢,北京冬奧組委、國際滑雪聯合會和國際奧委會一致同意,對2020-21賽季國際雪聯北京冬奧會測試賽進行調整。北京冬奧組委方面表示,根據各方協商,擬採用多種方式,在2022年之前重新安排不同級別的測試活動。
「對於氣象保障來說,無論是測試活動、測試賽還是最終的冬奧比賽,對我們要求都是一樣的。我們希望通過測試活動的氣象服務保障,再一次檢驗預報能力,等到2022年冬奧會,讓大家看到我們是一個值得信任和依賴的團隊。」時少英說。