每年汛期，超標洪水、水庫風險、山洪災害最易造成損失，根據雨情水情超前調配資源、部署應對，事關生命安全。
農業乾旱、低溫冷害等威脅我國糧食安全，提前知悉雨溫趨勢針對性作業，關乎農民「錢袋子」。
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這些工作往往要提前半個月甚至一個季度部署，準確的氣候預測，是決策的重要參數。
氣象工作者，已為發展獨立自主的氣候預測模式付出數十年努力。今年11月，進入準業務化運行的我國第三代氣候模式，得到「整體性能同類先進，部分性能國際領先」的權威評價。
防災減災、應對氣候變化的更好支撐
氣候模式是開展氣候預測的客觀工具和手段。1995年起，國家氣候中心啟動我國第一代季節氣候預測以及月動力延伸氣候預測業務系統研發，2005年投入業務化運行。如今，第三代氣候模式，即次季節-季節-年際尺度一體化氣候模式預測業務系統 （下稱BCC-CPSv3系統）全部研製完成。
「公眾常見天氣預報可預報性在8天左右。超過這個時間，就要用氣候預測描述未來一段時間裡的平均狀態，如溫度偏高偏低、降水偏多偏少及概率等。月、季和跨季節尺度對降水、溫度等的預測性能，是國際評價氣候模式的焦點。」氣候系統模式和次季節至季節氣候預測攻關團隊負責人、國家氣候中心研究員吳統文介紹。
國際次季節至季節氣候預測計劃（S2S）是世界氣象組織、英國、美國、日本等共同參與的次季節至季節氣候預測研究改進平臺，國家氣候中心作為我國唯一的業務單位參與其中。
在平臺上，各國模式預測結果可實時比較。BCC-CPSv3系統中的次季節-季節預測子系統進入準業務運行後，團隊將其2005年至2019年3月1日起報，預測每年3月至8月的氣候預測回報結果 （防汛抗旱最關注的汛期氣候預測結論），與我國第二代氣候預測系統，以及歐洲中期數值預報中心，英國、美國、日本等國系統回算試驗結果進行比較，全面對比。
評估分析結果令人振奮。大量客觀數據表明，BCC-CPSv3系統對月尺度的溫度、降水和大氣環流等的預測能力整體優於現有月尺度模式預測業務系統，對季節尺度MJO季節內振蕩的預測技巧提升顯著，對季節尺度的我國溫度與降水，以及西太平洋副熱帶高壓、亞洲季風指數，ENSO指數，全球海冰面積等一些關鍵指標具有較高的預報技巧。
「氣候預測性能和多個業務指標明顯高於現有業務模式，整體性能達到國際同類預測模式系統先進水平，特別是對我國東部夏季降水以及影響我國氣候的亞洲季風指數等的預測性能國際領先。」在11月的系統評審會上，以中國科學院院士吳國雄為組長的專家組如是評價。
自主研發攻克多個關鍵問題
現代天氣預報和氣候預測，均為通過計算機代入初值對大氣物理過程方程進行求解，進而得出結論。但二者考慮要素不同，氣候預測面向各個圈層，需處理的關係更加複雜。
「國際上不同的氣候模式中基本物理方程是相似的，但求解算法和對物理過程描述可能有所差別，需要結合本地特點做大量試驗研究。」吳統文介紹，對算法的求解處理，對物理過程描述公式的完善，是氣候預測核心技術所在。
相 較 於 我 國 上 一 代 系 統，BCC-CPSv3系統在物理過程參數化方面得到提高和優化。如「雙赤道輻合帶」偏差是國際上海-汽耦合模式普遍存在的問題，這會導致模式中南太平洋雨帶過度向東延伸。新方案通過對邊界層和淺對流過程參數化方案進行改進和發展，顯著提高了雲和降水的模擬能力，「雙赤道輻合帶」偏差顯著減小。系統還在大氣分量模式，陸面分量模式，海洋、海冰分量模式，多圈層耦合同化子系統等模式物理過程自主研發上取得重要進展。
模式解析度提升是求解方程、描述過程的基礎。解決解析度提升相關科學問題後，目前模式解析度從上一代的全球110公裡提升到全球45公裡，垂直解析度從26層提高到56層（越精細對過程的描述越準確），優化了模式動力框架算法和數據結構等，整體性能得到提升。
同化能力強弱決定了初始場精準與否。BCC-CPSv3系統採用的多圈層耦合同化子系統實現了對海洋、海冰、大氣多源資料的協調同化，為模式運算夯實基礎。
這些成就，都是自主研發、集智攻關的成果。
「氣候模式非常龐雜，是面對巨大不確定性進行試驗的過程。」 吳統文介紹，幾乎每項工作都需長時間鑽研，經常出現結論推翻設想的情況。真正做到國際認可、效果優異，團隊成員默默無聞作出了大量研發。「大約5年時間做模式，5年時間業務應用，真正的十年磨一劍。」
提升氣候預測能力任重道遠
面向未來，吳統文介紹，需繼續研發下一代高解析度氣候系統模式，繼續提升模式水平和垂直解析度，以及海洋水平解析度。還需改進發展模式動力框架，解決目前模式運算效率較低的問題；進一步完善青藏高原及周邊複雜下墊面的模式物理過程，提升對我國氣候的精準預測能力。此外，還需解決平流層溫度和風場在高緯度偏差較大，對流層上層溫度偏冷，海冰系統性偏多、偏少，ENSO模擬周期偏短等問題。
目前，氣候模式預測對人類活動引起的變化都以固定值作為參數。但碳、氮循環等生物化學過程對氣候預測的影響會更加顯著，吳統文認為，這需要在地球系統模式中開展預測工作。
在BCC-CPSv3系統中，地球系統模式 BCC-ESM1研發已取得進展，後續團隊將繼續加強模式研發，增加平流層大氣化學過程，增強對氣溶膠、臭氧等大氣環境汙染的模擬和預測能力。
此外，團隊還將繼續深入研究關鍵海氣耦合因子對東亞次季節至季節預測的協同作用，評估新一代氣候預測模式在關鍵要素、因子和過程的模擬預測能力，改進完善季節內氣候事件、災害事件的監測預測預警的業務能力，提升其在防災減災、生態文明建設等領域的應用成效。