阅读: 12 发表于 2024-06-24 05:39
广州热带海洋气象研究所：自主研发数值模式迎战南海“土”台风
今年首个登陆我国的台风“暹芭”，是近20年来登陆广东省的最强南海“土”台风。受其影响，广东省出现大范围强降水天气，并先后出现7个龙卷，实属历史罕见，造成了较大的灾害与影响。
南海“土生土长”的台风，从生成到登陆，往往时间短且结构松散，容易被地形、高空流场等因素影响。由于路径预报至今还是一大难点，这里的台风，常常让预报员感到头痛。
中国气象局广州热带海洋气象研究所（以下简称“广州热带所”）自主研发的9公里分辨率南海台风数值预报系统（CMA-TRAMS）模式，一大特点就是“无中生有”，该模式对台风生成的预报效果明显。在此次过程中，CMA-TRAMS模式提前6天预报出南海台风“暹芭”的生成，并且预报生成地点与实况一致，为政府部门和公众争取到了更充足的应对时间。
多年来，广州热带所区域数值预报重点实验室模式技术人员深耕数值模式，坚持技术研发和业务应用两手抓，2019年，CMA-TRAMS模式系统升级为3.0版本并获得业务准入。新版模式的水平分辨率从原来的18公里提升到9公里，CMA-TRAMS模式的路径预报能力进一步增强。利用新、旧版模式回算2017年台风预报，批量试验结果显示，72小时路径误差减小了22%。此外，模式的升级，还提升了对台风增强阶段的预报能力，比如稳定预报“暹芭”将于粤西登陆，其“少摆动、少调整”的路径预报相比其他全球模式有一定优势，提前两天准确预报出“暹芭”将于7月2日14时前后以台风的强度在茂名到湛江一带沿海地区登陆。
2022年7月1日，面对台风“暹芭”来袭，广东省阳江市海陵岛渔船及时回港避风。图片来源：资料图
在“暹芭”登陆过程中，广东省多地遭遇强降雨过程。CMA-TRAMS模式预报显示台风降水先后影响粤东、粤西和粤北，精准把握了台风降水的落区和强度。3公里分辨率的CMA-GD模式多次发布超阈值降水预报提醒信息，降水极值点与实况较一致，模式提前1天预警7月2日8时至3日8时湛江降水量达314.64毫米，实况显示最大降水量为302.8毫米。
经过几十年的发展，国内外数值模式的路径预报性能有了很大提高，近年来的改进幅度逐渐趋缓，而台风强度预报成为数值预报的重点关注对象，但是，台风快速增强的机理和预报是目前业务的一大难点，数值模式自主研发之路依然道阻且长。（吴凯昕 屈静玄 钟水新）
武汉暴雨研究所：强对流识别预警系统提升预报“命中率”
6月23日16时至24日凌晨，湖北中东部出现大范围雷暴大风天气，全省77个站点出现8级到10级大风。依托强对流识别预警“神器”分类强对流天气识别预警系统，湖北省气象部门精准预报大风移动路径和暴雨强度变化，指导相关市、县共发布大风、雷电、暴雨预警信号102条，预警信号命中率达100%，预警平均提前量达33分钟。
在强对流天气来临时，常伴有雷暴大风，其具有突如其来、移动迅速、生命短暂、类型复杂、破坏力极强等特点。“每年3月到8月，强对流天气时常在湖北‘兴风作浪’，由于尺度小，仅凭借传统业务观测网和多波段雷达协同监测，很难保证预报的时效性。”武汉中心气象台首席预报员吴涛说。
面对短时强降水、雷暴大风、龙卷等强对流天气给精准预报带来的挑战，湖北省气象部门作为试点省份积极探索，致力于强对流监测预警服务能力提升，不断改进临近外推预报技术和分类强对流天气识别预警技术，充分挖掘预警提前量新技能。
早在2012年，围绕强对流天气灾害防御，中国气象局武汉暴雨研究所（以下简称“武汉暴雨所”）组建技术攻关团队，针对性地开展强对流灾害天气识别预警和短临预报关键技术及应用研究。
强对流灾害天气识别预警关键技术攻关团队认真打磨，不断优化算法，逐步解决了阻碍雷达径向风在分类强对流天气识别与预报预警等应用中的“卡脖子”技术问题。
武汉暴雨所正研级高级工程师肖艳娇介绍，技术攻关团队在国内率先研发分类强对流天气识别预警系统，首次植入超级单体龙卷和下击暴流灾害性天气分类识别预警模块。
2019年初，研发产品被集成到武汉中心气象台和武汉市气象台的短临系统。预报员在使用过程中进行检验，技术攻关团队依据反馈检验结果，对收集的个例进行定量评估，不断强化模块识别预警功能。当年汛期，分类强对流天气识别预警系统在湖北省业务平台正式投入业务应用。“得益于系统的业务化应用，我们成功保障了世界军人运动会（武汉）的重大活动。”吴涛说。
近两年，技术攻关团队还利用多源稠密观测资料融合分析、对流尺度快速更新循环同化预报、外推和数值混合预报等技术，进一步优化系统。
2021年4月下旬，该系统被集成到国家气象中心强对流综合识别和临近预警示范系统，进行业务示范应用，并由国家气象中心组织在河北、河南、江西、广西、江苏、上海等省（直辖市）气象台进行业务试用。
今年，下击暴流龙卷识别预警算法模块被集成到SWAN3.0中，多源资料融合分析子系统被纳入中央气象台业务运行。经国家气象中心评估，湖北研发改进的分类强对流天气识别预警系统提升了7%的大风预报“命中率”，龙卷识别平均提前时间为26分钟，发生在陆地的龙卷识别“命中率”达80%，强龙卷的识别“命中率”达100%。同时，下击暴流识别平均提前时间达39分钟，距离雷达10公里到60公里范围内的下击暴流预警“命中率”为85%。
下一步，湖北省气象部门将继续加强分类强对流天气识别预警系统的应用检验，推进全省业务化应用，持续提升强对流监测预警能力。（敖银银 赖安伟 郑琼）
乌鲁木齐沙漠气象研究所：“睿图—中亚模式”发挥实效
入夏以来，新疆大地瓜果飘香，热浪袭人。新疆维吾尔自治区气象台及时发布高温预警，在气象预警先导作用下，各地防范瓜果被高温灼伤套袋工作提前就绪，南北疆棉花种植区也全部进行了灌溉。
7月26日12时21分，自治区气象台再次发布高温红色预警信号，提醒有关部门采取措施，做好高温下生产生活各项防范工作。实况显示，全区100多个站出现超过40℃的高温天气，与预报结果基本吻合。据了解，针对此次高温天气过程，自治区气象台依托中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所（以下简称“乌鲁木齐沙漠所”）研发的高分辨率区域数值预报系统（以下简称“睿图—中亚模式”），提前一周锁定过程并全程跟踪。
近年来，乌鲁木齐沙漠所数值预报团队围绕模式参数优化和数据同化积极开展科研攻关，并加大模式校准工作力度，模式预报预测准确率稳步提升。今年，天山南北气候异常，进入6月，先后出现3次大范围高温天气过程。睿图—中亚模式在预报实践中成效喜人，在6月28日至7月6日持续时间较长的高温预报中，睿图—中亚模式做出了准确预报。实况检验结果表明，模式对新疆城市的高温预报准确率超过94%。另外，今年春季全疆大范围沙尘暴、汛期以来局地分散强降水以及一些空间尺度小、发展过程短暂、强度较大的天气过程，都没有逃过睿图—中亚模式的“法眼”，预报员借助它均做出了相对精准的预报。
5月29日至31日，南疆西部出现极端暴雨天气过程。睿图—中亚模式显示，强降水落区位于东西风辐合切变区及迎风坡位置，模式准确预报22个站的暴雨均出现在阿合奇县，如此集中的暴雨区域在近些年来比较少见。自治区气象台通过对比其他预报模式发现，国外几家模式报出了阿合奇大暴雨中心，但强降水落区明显偏大。经过多次论证，自治区气象台选择了睿图—中亚模式的预报，并快速发布暴雨重要气象情报。
接到预报预警服务产品后，阿合奇县政府迅速组织力量对各乡镇防洪渠进行再清理和加固，提前进行水库泄洪。同时，针对高原山区可能出现降水降温的情况，安排各乡镇对进入夏季牧场的300多户牧民进行转移，防止羊羔被冻伤。实况显示，阿合奇站5月29日降水量58.8毫米，为1957年建站以来最大值。在持续46.5小时的降水过后，除了部分公路、电力设施受损外，该县整体损失较小。
围绕“一带一路”建设，乌鲁木齐沙漠所还大力开展中亚天气气候、气象灾害防御、沙漠气象和树木年轮气候等特色领域研究，加快推动中亚天气、气候、气象灾害防御技术等学科发展，着力提升中亚区域气象防灾减灾和应对气候变化的气象保障能力。（李志宏 张海亮 李火青）
锋评：让科研在预报服务中“顶天立地”
张明禄
今年汛期以来，我国极端天气气候事件偏多。南方地区出现多轮暴雨天气过程，局地灾害影响重，多地降水量破纪录，华北、黄淮、南疆盆地等地经历持续高温过程，区域性、阶段性气象干旱明显。
每到汛期，我国都面临暴雨、高温、台风等自然灾害的考验，防灾减灾刻不容缓，这其中，离不开国家级气象科研院所的科技支撑。打赢防汛“硬仗”，不仅需要责任与担当，还要依靠科技力量，将科技创新成果有效运用到汛期气象服务各项工作中，增加防灾减灾的底气。
今年2月，中国气象局党组书记、局长庄国泰到中国气象科学研究院调研时指出，科技创新是引领气象事业高质量发展的第一动力，是实现监测精密、预报精准、服务精细的根本途径。国家级科研院所是国家战略科技力量的组成部分，是气象科技创新的主力军，要为气象事业发展提供科技支撑。
胸怀“国之大者”，践行“人民至上、生命至上”理念，国家级气象科研院所发挥在气象基础研究和重大前沿技术创新等方面的优势，主动对接业务需求，加快科技创新成果向预报业务服务能力的有效转化，在防灾减灾救灾工作中发挥了重要作用。
应对暴雨，北京城市气象研究院研制的华北区域对流尺度集合概率预报系统V1.0于今年5月投入业务试运行，可提供48小时预报时效的逐小时概率预报产品。自2010年以来，成都高原气象研究所连续12年开展西南涡加密观测科学试验，源源不断地在每年试验季传回数据，在区域暴雨天气预报中发挥了积极作用。针对台风，广州热带海洋气象研究所自主研发9公里分辨率的南海台风数值预报系统模式，提前6天准确预报出今年首个登陆我国的台风“暹芭”的生成，并且预报生成地点与实况一致，为政府部门和公众做好防台风工作争取到更充足的应对时间。面对干旱，兰州干旱气象研究所制作完成3月至6月甘肃省遥感干旱监测报告，并对干旱监测结果提供专题制图，为卫星遥感干旱监测业务应用提供科技支撑。
国家级气象科研院所的研究成果在业务应用中取得了一定成效，但也要清醒地看到，目前仍存在科研与业务深度融合不够，科技攻关重点、科研资源布局、科技成果转化应用与业务需求不相适应等情况。有些棘手问题，亟待解决；有些科研难题，仍需攻破。
国家级气象科研院所乃至各级气象科研机构的广大气象科研人员应认真学习领会习近平总书记关于“把论文写在祖国的大地上，把科技成果应用在实现现代化的伟大事业中”的重要指示精神，按照《气象高质量发展纲要（2022—2035年）》《新型气象业务技术体制改革方案（2022—2025年）》等的要求，在科研任务谋划部署、创新团队组织、科研绩效考核等方面，更加突出科技创新对汛期气象服务的实际贡献，坚决破除“唯论文、唯帽子、唯职称、唯学历、唯奖项”，真正把论文写在祖国的大地上，努力攻克汛期气象业务服务关键科研问题，让科研工作真正做到“顶天立地”。