來源：經濟日報
中央氣象臺裡，預報員們正在忙碌著。郭靜原攝
中央氣象臺裡，預報員們正在忙碌著。郭靜原攝
中央氣象臺裡，預報員們正在忙碌著。郭靜原攝
中國氣象局氣象探測中心氣象觀測實時業務平臺上，工作人員正分析觀測數據。郭靜原攝
中國氣象局氣象探測中心氣象觀測實時業務平臺上，工作人員正分析觀測數據。郭靜原攝
「受偏南暖溼氣流和冷空氣的共同影響，12月15日，本市將有大雪、道路結冰和大霧天氣。預計19時前後，降雪開始影響本市西南部地區，21時前後影響城區，23時前後降雪覆蓋全市，且將持續到明天中午前後。全市大部地區有大雪，降水量5至8毫米，北部地區雪量較大，局地將出現大於10毫米的暴雪……」
這裡是北京市氣象臺12月15日17時左右發布的最新天氣會商結果。盼了一天的雪姑娘，終於在19時前後如期「到貨」，率先由房山良鄉飄起的小雪花拉開帷幕。
天有不測「風雲」，而如今，得益於氣象觀測與預報技術的進步，人們切身體會到：天氣預報越來越準了。全國24小時晴雨預報準確率已達87%，暴雨預警準確率達到88%，強對流預警時間提前至38分鐘，可提前3至4天對颱風路徑做出較為準確的預報……這樣的準確度和高效率究竟是如何「煉」成的？請看經濟日報記者的採訪。
數據更可靠 產品更多元
仰望星空，風雲系列氣象衛星7顆在軌運行，點亮了廣袤無垠的太空；腳踏實地，數以萬計的地面觀測臺站匯成片片綠洲。如今，我國「天—地—空」一體化綜合氣象觀測網絡越織越密。那麼，這些觀測收集來的數據都去哪兒了？
自2017年開始研發至今不斷完善升級，由中國氣象局氣象探測中心打造的綜合氣象觀測產品平臺——天衍系統，正實時為預報服務提供種類豐富、質量可靠的綜合氣象觀測產品。
2018年，天衍系統在河北、山西、江蘇等10個省試點應用。系統以「現在天氣」「綜合觀測」「監測預警」為三條主線，形成了重要天氣和氣象要素的多源觀測產品，覆蓋八大類氣象觀測設備數據，並具備個性化深度定製區域監測預警信息和多雷達流數據產品同步顯示功能。目前，該系統已在全國範圍內實現應用。
「觀測設備更新換代，我們提供的觀測信息也不再是簡單的氣溫、氣壓、風速、溼度等，而是通過多源融合等方式，開發多種強天氣識別特色產品。」探測中心數據質量室副主任趙培濤舉例道，譬如多源雷達組合風場產品就集合了天氣雷達、風廓線雷達、探空數據，每10分鐘更新一次，實現多源風場數據質控及校驗，彌補了非探空時次高空風的探測缺失問題；多源融合降水產品深度融合了包括天氣雷達、衛星、自動站在內的實況數據，集合了自動站差值降水與雷達衛星反演降水產品優勢，提供了空間分布更加合理、可用性更高的全國降水實況產品。
2019年，天衍系統全面升級改版，取得了不俗的成績。8月初，颱風「利奇馬」對我國東部造成巨大影響。「風雲衛星從太空俯瞰颱風，天衍系統則通過『全息』級別實況數據，製作三維產品形象展示出『利奇馬』登陸時的立體狀態，為業務人員刻畫出颱風的真實結構。」探測中心數據質量室業務首席李肖霞說，「利奇馬」在北上移動過程中，給途經省份帶來了較強的風雨影響，除了常規雨量監測外，天衍系統中的組合風場產品、GNSS/MET水汽產品、雨滴譜產品，再次印證了這個颱風的非比尋常。
漫天濃霧何時消散？旅遊出行堵在路上了怎麼辦？雷暴天氣過程實況如何？天衍系統成功反饋天氣過程的例子不勝枚舉，彰顯實力。「通過要素之間相互組合、相互校驗，我們推出的數據產品，不管是交通部門還是旅遊部門等都可以應用，往裡面填充相對應的道路或景點信息，進行二次開發和預報，同時我們也可以針對用戶需求，提供個性化觀測服務。」趙培濤表示，天衍系統以增強探測產品核心技術為出發點，在強天氣監測的基礎上，實現從以直接觀測為主到遙感觀測全面接入，系統功能逐步完善，產品精度顯著提高，在監測產品深度融合的基礎上，應用場景進一步拓展，助推預報準確率提升。
布細密的「網」 捕狡猾的「魚」
「過去我們常用的中尺度預報模式解析度最高只能到10公裡，在這種形勢下想要捕捉強對流、極端天氣的身影仍有難度，也很難做出精細化的溫度、降水等氣象要素預報。」中央氣象臺首席預報員陳濤說。
陳濤把數值預報模式解析度比作一張捕魚的「網」，解析度不夠就相當於網眼粗了，狡猾的「魚」就容易漏過去。而強對流、極端天氣等強天氣過程則像是一條條體型較小、狡猾多變的「魚」，在與它鬥智鬥勇的交鋒中，只有把「網」布的更密，才能杜絕「漏網之魚」。
今年6月，我國自主研發的新一代中尺度3公裡解析度數值預報模式（GRAPES－Meso）正式投入業務化運行，向全國各氣象臺提供預報應用產品。
從10公裡到3公裡，改變的僅僅是尺度嗎？答案顯然是否定的。要知道，「加密」並非易事。陳濤告訴記者，提高預報模式解析度意味著更多的觀測數據支撐、更大的運算量，以及要面對更不可靠的預報穩定性。「大氣是一個非線性系統，它不僅受到地形、下墊面狀況的影響，大氣內部的雲和降水、輻射等各種各樣物理過程也非常複雜，數值預報就是通過數學方式去描述它。預報網格每細化一倍，計算量將至少是原先的八倍，為了保證計算精度，還得相應的調整模式計算和物理方案。從目前我們應用的情況來看，3公裡預報模式顯然比10公裡要更加準確。」
練就過硬本領，不怕時間檢驗。面對9月9日那場席捲華北地區的大範圍降雨，常規數值預報模式判斷北京僅是這場大尺度系統性降水過程中一個不起眼的存在。然而，3公裡模式卻顯示，北京局部地區被高亮的紅色強降雨區覆蓋，醒目異常。「系統性大範圍降水其他模式都報出來了，但是這種局地的暖區降水只有3公裡模式才報的出來。」強天氣預報中心高級工程師唐文苑說。
這是一條險些漏網的「魚」，醒目的紅色代表強對流天氣活躍，致災力遠高於普通降水，而北京市氣象臺的雨情監測也印證了這一預報結果——朝陽區大屯站136.6毫米、大興區站163.5毫米。
3公裡模式還在其他行業「大展拳腳」。以航空預報為例，飛機起飛降落時容易受到近地面風力影響，有風險隱患。藉助3公裡模式在機場附近區域垂直方向近地面層上小於40至100米高解析度風場的輸出，可以提供更精細準確的邊界層風場影響預報。
「又或是風場發電、重大活動保障等領域，可能還需要逐小時到逐分鐘級的天氣預報，未來也會有1公裡解析度、甚至幾百米解析度的數值預報模式來支撐我們提供越來越精細化的氣象服務。但由於受到計算機能力限制以及大氣非線性影響等，解析度越高，對天氣事件的預報誤差可能就越大，我們正在進一步探索和攻關，以達到預報誤差與預報時效、計算能力這三者間的平衡。」陳濤說。
矢志創新 服務國計民生
曾幾何時，氣象部門發布城鎮天氣預報，內容只包括2400多個城鎮的天氣現象、高低溫和風速風向預報，頻次也只是一天三次，預報的時間和空間精度遠不夠高。
2012年，國家氣象中心推出了一個新的預報產品，即大城市精細化預報，該產品把全國省會城市、計劃單列市24小時內的天氣預報進行細化，每6小時更新一次預報，降水量報到毫米，但即便這樣也不夠精細，仍不能滿足各行業及公眾的需求。
2018年12月底，我國氣象預報服務統一數據源的「一張網」網格預報業務正式運行。這把各個城市所在區域分解成許多個5公裡×5公裡、甚至1公裡×1公裡的網格，對每個網格裡的天氣情況進行預報。網格化預報的精細不僅體現在空間上，還反映在可以每天更高頻次更新和發布上。公眾可以打破時空限制，隨時隨地了解自己當前所處位置是什麼樣的天氣，還可以知道未來一小時或幾小時包括降雨量、氣溫和溼度等要素的變化。
當然，氣象服務早已不再局限於預報氣溫、風和降水，而是把氣象和生活的方方面面相結合，衍生出了穿衣指數、晨練指數、護膚指數、洗車指數、花粉過敏指數、蚊子指數等公眾氣象服務產品，甚至在福建有星空預報，在吉林有霧凇預報，在黃山有雲海預報，在新疆昭蘇有彩虹預報……
12月8日，中國氣象局剛剛度過了它的70歲生日。局長劉雅鳴在新中國氣象事業70周年座談會上表示，我國已建成世界上規模最大覆蓋最全的綜合氣象觀測系統和先進的氣象信息系統，建成了無縫隙智能化的氣象預報預測系統。「必須加快科技創新，做到監測精密、預報精準、服務精細，提高氣象服務保障能力，持續發揮氣象防災減災第一道防線作用，推動氣象事業高質量發展。」