厚積薄發,磨礪「重器」!回看「十三五」期間氣象科技發展

2021-01-21 中國氣象局

回眸「十三五」,喜看新氣象系列報導之④

短短五年內,從新一代風雲氣象衛星到大型無人機再到地面氣象觀測全面自動化,從「天擎」「天鏡」「天衡」「天衍」到不斷升級的數值預報體系再到氣候系統模式,「十三五」時期氣象部門在「厚積」的基礎上發力,鍛造出諸多「利器」,為推動氣象事業高質量發展提供了重要的科技支撐。

築牢基石

織密氣象立體觀測網

在「十三五」期間,我國觀測站網建設取得歷史性進步,全國氣象監測能力穩步提升,綜合氣象觀測系統達到世界先進水平。

五年來,風雲四號A星、風雲三號D星、風雲二號H星先後加入風雲氣象衛星「大家族」,一張「多星在軌、組網觀測、統籌運行、互為備份、適時加密」的氣象衛星「天網」已然拉開,為全球115個國家和地區,2700多個用戶提供衛星資料和產品。

△風雲氣象衛星發射年代軸。

截至目前,使用風雲衛星數據的國家數量增至115個(包括78個「一帶一路」沿線國家),30個國家建成風雲衛星數據直收站,29個國家註冊成為風雲衛星國際防災減災應急保障機制用戶。

與此同時,一張覆蓋神州的「地網」正在不斷延展——

216部雷達組成新一代天氣雷達網;7萬多個地面氣象觀測站鄉鎮覆蓋率達到99.6%,全國1185個貧困鄉鎮實現自動氣象站全覆蓋;建成集生態、環境、農業、海洋、交通、旅遊於一體的專業氣象監測網。

「十三五」期間,伴隨觀測站網布局繪就,自動化改革大幕也徐徐拉開——今年4月1日,全國地面氣象觀測站全面實現自動化觀測,中國氣象觀測事業踏上新徵程。

與人工觀測相比,自動化觀測頻次約提高4倍到8倍,其中雲觀測站點數提高約3倍,數據量比人工觀測增加約10倍;觀測數據傳輸用時由分鐘級優化至秒級,到報完整率達99%以上,傳輸頻次從5分鐘提升至1分鐘,數據傳輸頻次與效率大幅提高。

五年來,在氣象觀測史的篇章上還有濃墨重彩的一筆——無人機探測。2017年1月中國氣象局印發《綜合氣象觀測業務發展規劃(2016-2020年)》,要求發展無人機探測技術。氣象人夙興夜寐,在探索中不斷前進,於今年8月在第3號颱風「森拉克」影響海南期間,開展首次高空大型無人機海洋、颱風綜合觀測試驗,填補了我國基於高空大型無人機海洋綜合觀測的空白。

△8月2日下午,一架高空大型氣象探測無人機從海南起飛,圓滿完成對森拉克颱風外圍雲系的綜合氣象觀測任務。

鑄「天」字重器

支撐「數據盡其用」

在觀測站網織就的同時,海量觀測數據也滾滾而來。面對數據量爆發式增長,如何保質保量管理氣象大數據,成為一道亟待解決的難題。

五年來,氣象部門傾力打造四件「天」字號重器——氣象大數據云平臺「天擎」、氣象綜合業務實時監控系統「天鏡」、綜合氣象觀測數據質量控制系統「天衡」、綜合氣象觀測產品系統「天衍」,推動「數據盡其用」:

——具備海量數據存儲、全業務貫通、數據高效應用的「天擎」,協助氣象探測、天氣預報、氣候預測、公共服務、人工影響天氣等業務應用的雲端融入。

——精細化監控400多種氣象資料傳輸情況、30多個業務系統運行狀態、氣象雲資源池數據動態的「天鏡」,可以感知網絡安全的全面態勢。

——「天衡」系統在2019年實時消除雷達基數據質量問題20萬餘時次,人工勘誤600餘時次;觀測數據質量顯著改進,天氣雷達基數據正確率累計提升5.3%,風廓線雷達數據質量提升6.2%。

△綜合氣象觀測數據質量控制系統「天衡」

——對冰雹、雷暴、大風、強降水等天氣過程實時精準監測預警的「天衍」,今年實現個性化按需定製,為用戶提供精準的大氣探測數據產品。

「天衍」系統監測颱風「巴威」畫面

在四件「天」字號重器的強力支撐下,氣象部門蹄疾步穩,向著預報精準的目標邁進。

礪「科技利器」

構建無縫隙智能化預報體系

海量氣象數據匯聚,如何深度挖掘其價值,以實現預報精準、服務精細,「科技利器」數值天氣預報成為重中之重。

中央氣象臺會商室綜合預報平臺

五年來,我國持續推進數值預報自主技術研發,建成了從區域3至10公裡到全球25至50公裡解析度的確定性與集合預報的完整數值天氣預報業務技術體系,並在此基礎上建立了基於GRAPES核心業務體系的核應急緊急響應模式、沙塵模式、霧和霾模式等環境預報模式系統,為氣象預報服務和防災減災提供了重要支撐。

2017年,中國氣象局被世界氣象組織正式認定為世界氣象中心,成為全球9個世界氣象中心之一,擁有自主研發的GRAPES數值預報體系成為其重要推動力。

世界氣象中心(北京)。

▲世界氣象中心(北京)網站頁面。

根植於數值天氣預報,我國氣象預報業務能力穩步提升,建立了全國5公裡解析度的精細化智能網格預報業務和面向多領域的影響預報業務。全國天氣預報準確率達到86%,強對流預警時間提前至38分鐘,颱風路徑提前到3至4天,初步形成無縫隙智能化的氣象預報業務體系。

當好「智囊」角色

積極應對氣候變化

作為國家應對氣候變化領導小組成員單位,中國氣象局在打造一系列「利器」增強觀測與預報能力的同時,還力圖在國家應對氣候變化戰略決策中充當最可靠的「智囊」。

攻克氣候變化基礎研究數據關鍵技術,完成中國第一代全球大氣/陸面再分析產品研製;建成全球變化大數據云共享平臺,圍繞氣候變化、土地覆蓋、極端氣候提供氣候變化等20種數據資源下載及在線雲計算服務。

2015年,氣候系統模式BCC_CSM2.0全面業務化,成為第二代動力氣候模式業務預測系統的核心。

11月16日,次季節-季節-年際尺度一體化氣候模式預測業務系統(BCC-CPSv3)準業務化運行,其氣候預測性能和多個業務指標將明顯高於現有業務模式,達到國際先進水平。

新時代徵程已開啟

面對新一輪科技革命

和產業變革深入發展

氣象人將繼續奮鬥在科技創新大道上

為實現科技自立自強的國家發展戰略

和氣象強國建設貢獻力量!

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