追冰雹的人 與時間賽跑

作者夏雨

導語：

今年汛期冰雹多發，京城落下1元硬幣大小的冰雹，刷屏朋友圈。而早在冰雹落下前30分鐘，中國天氣網強對流天氣監測產品就已追蹤到冰雹信號，為防範災害爭取了寶貴時間。這個驚豔的產品背後，是一支12人組成的冰雹"獵人"團隊。

朋友，聽說過「追」冰雹的人嗎？

今年汛期冰雹多發，京城曾落下1元硬幣大小的冰雹，刷屏了朋友圈。而早在冰雹落下前的30分鐘，中國天氣網的強對流天氣監測產品就已經提前追蹤到了冰雹信號，為防範災害爭取了寶貴的時間。這個令人驚豔的產品背後，是一支由12人組成的冰雹"獵人"團隊。

這究竟是怎樣的一個團隊？帶著好奇，記者穿過長長的走廊，走進一個並不寬敞的開間，映入眼帘的是一個個在電腦前噼裡啪啦敲代碼的身影，很難想像，正是這一群人，在強對流天氣來臨前化身"獵人"，將大數據和人工智慧作為他們的工具，捕捉那些可能帶來嚴重災難的冰雹信號。

困難重重 冰雹「善變」又「快閃」

冰雹資料圖片。

作為我國主要的氣象災害之一，冰雹災害雖不像乾旱、暴雨等影響範圍大，但致災力極強。在農村，冰雹往往給農業造成重創，棉花、菸草、果樹等經濟作物和水稻等糧食作物，都可能因冰雹災害而絕收；而在城市，突降的冰雹常會砸壞戶外停放的汽車，如果冰雹個頭很大，還會造成人員傷亡。據民政部統計顯示，2000至2010年，我國因冰雹造成的經濟損失超過百億，百餘人因強對流天氣遇難。

冰雹形成發展快、力量大，想要減輕冰雹災害造成的損失和傷亡，就必須爭分奪秒，儘早捕捉到冰雹信號。為了做到這一點，「獵人」們必須深入研究積雨雲這片獵場，也就是雨水和冰雹等強對流天氣出生的地方。當雲中的水汽遇到猛烈的上升氣流，被帶到0℃以下的高空時，就會凝結成小冰珠。隨著含水汽的上升氣流增大，小冰珠相互碰撞合併，在過程中逐漸變大，就像滾元宵一樣，從小冰晶變成大冰雹。然而，冰雹下落的時候，如果氣溫越來越高，冰雹很可能慢慢融化，落在地面的時候就不再是冰雹，而是雨水。因此，積雨雲中的激烈碰撞，究竟會帶來固態的冰雹，還是液態的雨水，這是擺在"獵人"們面前的第一道難題。

而民間常說的"雹打一條線"，則道出了"獵人"們的第二道難題。相對降雨來說，冰雹天氣影響的範圍更小，寬度最窄時僅有幾米，很可能出現街道這邊冰雹猛烈，那邊卻連冰雹的影子都見不著的景象。

第三道難題來自時間。通常，冰雹過程的持續時間較短，一般僅為2分鐘至10分鐘，少數情況下可持續十幾分鐘；高原地區的冰雹過程有時持續時間更長一些，少數可達30分鐘以上。如果不能儘早地捕捉到冰雹信號，那麼目前最有效的防禦冰雹的手段——人工消雹，就無法及早有效地開展。

現階段，我國的強對流天氣預測方法主要有兩種，一是短期預報，二是臨近預報。短期預報主要通過氣象探測設備採集的天氣要素（溫度、溼度、氣壓、風向、風速等），導入數值預報模式程序中，計算出未來天氣形勢。這種方法雖然能做出近幾天的預報，但是很難做到準確的什麼時候、什麼地點有閃電或下冰雹，且對數值模式依賴較大，不同的模式結果可能會有非常大的差異，對預報員經驗要求較高，準確率難以保證；而臨近預報則是依靠都卜勒雷達，利用發射的雷達回波來對空氣中雲霧、雨、雪等可降水粒子分布進行判斷，然而受雷達探測原理和現有雷達數量的限制，儘管這種方法相對準確，卻往往不能及時捕捉到強對流天氣發生前的徵兆，甚至在冰雹發生以後才能有所察覺。

不忘初心 「獵人」啟程

既然追蹤冰雹如此困難重重，為什麼還要去做呢？一位成員指著團隊的副總師薛冰打趣地說：「因為他名字裡有個『冰』啊！」

膚色黝黑的薛冰嘿嘿一笑，帶著理工男特有的靦腆與耿直，介紹起他從事強對流預報的初衷來。2015年6月1日，「東方之星」號翻沉事件吸引了他的關注。當時，「東方之星」因突然遭遇罕見強對流天氣下擊暴流而翻沉，造成了442人遇難的慘劇。正如前文所說，強對流天氣，尤其是下擊暴流這樣短時間內極其激烈的天氣，只有發生在離雷達非常近的距離才能被發現，其他的常規氣象臺站和儀器也不能直接觀測到，更不必說提前預警。

傳統預報方法的局限性並沒有打消薛冰研究提前預警的初心，既然傳統的方法有欠缺，那就去尋找並嘗試新技術。恰巧此時，他有機會了解到了最新的大數據與人工智慧技術。在中國氣象局公共氣象服務中心的支持下，強對流天氣預測正式成了薛冰應用新技術的方向，「獵人」團隊也就此逐步組建起來，冰雹預測則是他們研究的一個重要方向。

從無到有 大數據+人工智慧立功

為了儘快掌握研發必需的Scala語言，在最初的幾個月裡，團隊成員們都自發地留在辦公室裡一直學習到晚上12點，從20多歲的年輕人到50多歲的資深專家，沒有一人掉隊。

在成員們一起攻克研發語言時，張國平總師的加入又給團隊注入了一劑強心針。張國平對新鮮事物極為敏感，他的微信朋友圈裡，從環境保護到農業生產，從宇宙探索到宗教哲學，涉獵非常廣泛。他常常思考，這些領域的新動向和新技術是否能對冰雹預測會有所幫助，且動手能力極強，經常三兩天就能上手一個新技能，多方面進行嘗試。成員們開玩笑說，有了張總師，大家常會「一日三省吾身」：今天有沒有從張總師那裡學到新東西？有沒有拖張總師的後腿？有沒有完成張總師交代的任務？

「巧婦難為無米之炊」，掌握了開發技術語言後，團隊又遇到了新的難題——缺乏大量的冰雹數據來反衍實驗。木訥少言的科研團隊開始學著走出去，動用各種關係找「米」。

在成員們的共同努力下，數據日益豐富。藉助2010年以來大量冰雹實況數據，成員們開始對冰雹發生前、發生時和發生後，積雨雲中的各種跡象進行分析比對，找出共性，分辨出冰雹發生前的徵兆。而人工智慧的加入，則使團隊如虎添翼，它可以通過模擬人的思考，擴展人的理論和方法，實現捕捉冰雹信號的自動化和智能化，減少了人為的延遲和幹擾。至此，冰雹預報產品初具雛形，已經具備了對積雨雲中的冰雹信號進行初步識別的能力。

不過，產品剛剛誕生，還需要通過不斷的實踐檢驗來逐步完善。不到2年的時間裡，產品經歷了12次迭代更新，每一次迭代背後，都是成員們不分白天黑夜的付出。薛冰透露了一個大家在加入團隊後才逐漸養成的小習慣：刷微博。

他們稍有閒暇便掏出手機刷一刷微博，看看有沒有冰雹相關的網友爆料，如果有，就立即再與產品的監測預測結果相比對。

薛冰笑著說，大家現在總刷微博，家人戲稱他們變成了「網癮少年」。但對他們來說，只要是能了解到強對流天氣的一手資料，就應該去努力溝通。說到這裡，薛冰搖了搖手機，對記者說道：「今年6月，在產品的實驗階段，有一個山西的微博網友說村裡發生了冰雹，我馬上給他留言詢問具體位置，他立刻就給我回復了！我再去我們的產品上反查，發現產品也捕捉到了這個信號，特別欣慰！」

豐富數據 未來預測範圍將從華北拓展到全國

在2017年8月11日的北京冰雹過程中，團隊的「全國強對流服務產品加工系統」提前30分鐘識別出冰雹信號，提取出即將發生冰雹的區域，並全自動製作出了冰雹預警產品。要知道，提前30分鐘左右的強對流預警是世界性的難題，此次準確預警，標誌著在攻克這一世界性難題上取得了突破性進展。

但由於降雹位置和時間的不確定性，時間和地點完全準確的冰雹預報目前還無法做到。作為國內第一家專業預報冰雹的團隊，他們也承受著巨大的壓力。

張國平表示，藉助大數據和人工智慧的力量，他們希望可以對強對流天氣系統及早進行「望聞問切」，不僅能捕捉到冰雹發生前的微弱徵兆，還能更加精確地定位落區，不必等到「病入骨髓」才報告，而是「病在腠理」時就可以「早發現早治療」，越早越好。

目前產品還是1.0版，對華北的預測精度較高，但在東北及西南一帶，由於數據量不豐富，更多的實驗還沒能開展，預測的精度和提前量都有待提升，他們正在發掘更多的冰雹實況資料，包括來自媒體報導及公眾反饋的社會化觀測資料用於分析。此外，產品目前只能對未來2小時內的冰雹信號進行捕捉，未來，他們想把產品與具有長時間預報優勢的數值預報結合起來，從而實現更早捕捉到冰雹信號的目標。

「一年打基礎，兩年上臺階，三年謀發展」，張國平滿懷憧憬地說，「很快就要進入產品研發的第三年了，我們團隊一旦成功，對農業、交通運輸、航空等行業都是大有裨益，尤其是辛苦耕耘的農民朋友們，再也不用擔心一年的勞作被冰雹徹底摧毀了。」

上中國天氣網 冰雹獵人保護你

中國天氣網強對流天氣監測產品圖。

冰雹「獵人」團隊的作品在哪裡可以看到？作為普通人，怎麼才能第一時間知道哪裡會有冰雹，和獵人們一起捕捉冰雹的信號呢？

張國平提醒，如果在天氣預報中聽到有強對流天氣的消息，就可以立刻登陸中國天氣網，上面有冰雹「獵人」團隊每10分鐘發布一次的未來2小時逐30分鐘強對流天氣預報，如果發現所在地即將迎來冰雹、閃電等災害性天氣，就可以通知親友，提前做好防範。

欄目製作團隊   監製：張碩 餘曉芬   審核：劉文靜   編輯：夏雨    視覺效果：任成英    技術：李萌萌

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