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              自主创新 破解“卡脖子” 难题
              ——党的十八大以来气象科技创新取得显著成效

              发布时间:2022年09月27日 来源:中国气象报社

              9月上中旬,又一个创纪录台风——今年第12号台风“梅花”一路北上,连登浙江、上海、山东、辽宁四省(直辖市)。每一步防御行动,都以气象预报预警为起点。而如何作出值得信赖的预报结论?其背后,必然以数值预报、气象卫星、气象雷达、气象信息等气象核心技术为支撑。

              气象事业是科技型、基础性、先导性社会公益事业,关键核心技术是“国之重器”。党的十八大以来,气象部门坚持把科技创新作为气象事业发展的核心驱动力,推动地球系统数值预报模式、灾害性天气预报、气候变化、人工影响天气、气象装备等领域科技攻关,众多科技成果涌现,我国气象科技创新已进入跟跑和并跑并存的新阶段。

              自主创新,直面难题,众智汇聚,铸就中国气象科技创新的不凡十年。

              十年磨剑,中国“智造”

              9月10日傍晚,“梅花”冲进我国24小时台风警戒线。预报员“手握”中国气象局区域集合模式(CMA-REPS)、台风模式(CMA-TYM)等提供的产品开展研判预报,将“梅花”24小时平均路径预报误差缩小到约31公里,最小路径预报误差仅10公里。

              不难看出,以中国气象局冠名的数值预报——CMA模式正越来越被预报员倚重。拨开表层,成就可见——我国数值预报核心技术基本实现自主可控,成为发展中国家唯一具有自主研发能力和自主系统的国家。

              如果从更大范围和更长时间尺度看,这样的成绩可能更具震撼力。数值预报之所以被誉为气象“芯片”,正在于其处于全球气象领域最激烈和残酷的竞技场上——无论有再多地面站、发射再多卫星,没有自主模式,便无法成为一个气象大国,更不可能成为一个气象强国。

              这是一个个关乎战略眼光的抉择。

              “中国要有自己的数值预报,必须掌握气象业务核心科技,这是我们气象人的共同愿望。”中国气象局党组面向国家需求,凝练科技创新发展任务,紧抓数值预报模式、数据融合与再分析技术、雷达和卫星设备及应用等重点领域核心技术,高瞻远瞩,布局核心领域的前瞻性基础研究,并于2021年9月成立中国气象局地球系统数值预报中心,开启了我国数值预报业务能力建设的新纪元。

              这是一场场“举国之力”的比拼。

              作为气象行业的核心,数值预报的进步并非某个单个模式的突破,而意味着数值模式技术、模式物理过程研发、卫星资料同化系列应用技术、高性能计算技术支撑平台等一系列数值天气预报关键技术的创新。其中,我国成为国际上六个具有研制四维变分同化能力的国家之一,第三代气候模式预测系统(CMA-CPSv3)预测性能提升,气象卫星跻身世界先进行列,自主研发的第一代全球大气/陆面再分析系统(CMA-RA)及产品实现业务化应用……每个单项突破的背后,都来自全局的共同努力。

              这是一条条没有捷径的道路。

              “照搬外国技术还是独立自主发展?”“欧美国家从上世纪开始发展大气再分析技术,领跑数年,我国能不能做成?”“全球四维变分技术难度这么大,在国内尚属空白,到底要不要做?”……没有捷径,每一次选择都可能导向不同的未来,争论、踯躅始终存在,唯独不变的,是每一次都坚守初心,都决定持之以恒。

              实际上,并不仅仅是数值预报。灾害性天气预报、气候变化、人工影响天气、气象装备等领域的科学研究和技术攻关,都堪称“十年磨一剑”的跋涉。

              拆解难题,“庖丁解牛”

              如果将气象部门应对台风“梅花”的十八般武器一一摆开,会发现这是个庞大的体系:除了数值预报外,丰富多样的风云气象卫星产品帮助锁定“梅花”登陆前后的强度和路径变化,天气雷达回波剖面、风廓线雷达风羽图等多源观测产品多角度为台风“画像”……

              面对灾害性天气,我国不仅建成世界先进的地-空-天综合立体气象观测系统,7万多个地面自动观测站、236部天气雷达、7颗风云气象卫星严密监测天气气候变化,建成覆盖领域广泛的气象服务体系,更将重大天气气候机理、多尺度天气系统及其相互作用、监测预报预警等核心科技难题一一拆解,统筹资源、强化团队建设,加大核心技术攻关力度。

              “十三五”时期,中国气象局与国家自然科学基金委员会设立气象联合基金,强化灾害性天气、数值预报模式、气象大数据等核心领域的前瞻性基础研究。整合气象研发资源,聚焦面向气象业务的急迫需求,统筹实施中国气象局创新发展专项。积极争取国家科技资源支持气象科研攻关,获批国家重点研发计划重点专项项目58项、国家自然科学基金项目511项等。

              探索灾害性天气和极端气候事件机理,以“青藏高原热源与天气系统影响我国灾害性天气的机理研究”等为代表的青藏高原科考相关科技成果,以及诸多揭示暴雨、东亚季风、西南涡、短时强降水等机理的基础研究类科技成果,在天气预报、气候预测等科研与业务领域取得成效。

              聚焦灾害性天气监测预报预警各环节,不断取得突破性进展。风云四号A星、风云三号D星、风云二号H星等气象卫星投入业务运行,建成高精度、类别齐全的自主卫星遥感产品体系,技术性能达到国际先进或领先水平;自主研发的40年全球大气再分析产品精度达到国际第三代同类水平;次季节至季节预测技术不断改进,动力-统计相结合的多模式集成预测技术快速发展,全球高分辨率气候系统模式性能提升……

              所有科技成果最终又会回到气象事业的各个环节中,环环相扣,共同支撑气象高质量发展。

              成果应用,“真刀真枪”

              9月5日,国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项“冬奥会气象条件预测保障关键技术”在京通过验收。

              在此支持下,冬奥气象科技攻关团队针对北京2022年冬奥会气象保障重点关注的风和温度等精准预报需求,历时近4年时间,研发了高精度数值天气预报模型、多源气象数据快速集成融合模型、大气涡流尺度数值模拟计算模型、人工智能误差订正模型等关键技术方法,构建了冬奥气象“百米级”预报技术体系,以最高标准、最强团队、最精服务圆满完成了冬奥气象保障服务任务。

              这是绝大部分气象科技成果需要面对的真实考验——无论是暴风雨肆虐还是冷空气来袭,科技成果只有应用于业务,才能发挥实际效用。从以下数据中可见一斑——

              从短临、中短期到次季节、季节、年际,从区域到全球,拥有自主知识产权的完整数值预报业务体系基本建成,无缝隙全链条网格预报技术体系建成,全国24小时晴雨预报准确率达87%,暴雨预警准确率提高到89%,强对流预警提前量达38分钟,西太平洋台风路径预报水平不断提升。

              雷达新装备新技术应用不断深化,核心关键器件质量、观测质量、雷达运行稳定性大大增强,改进后雷达数据实现“即扫即传”,数据传输时间从442秒缩短到50秒。

              综合气象观测产品系统“天衍”、气象大数据云平台“天擎”、综合气象观测数据质量控制系统“天衡”、气象综合业务实时监控系统“天镜”等一批国家级系统和平台高速平稳运转的背后,是相关科技在信息处理、集成、融合和数据处理、应用、共享等方面取得的进步。

              十年奋进路,阔步新征程。实践反复证明,关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。

              喜迎党的二十大胜利召开之际,广大气象干部职工豪情满怀、锐意进取,努力在推动气象高质量发展中展现更大作为。中国气象局党组书记、局长庄国泰表示,在新时代新征程上,将聚焦关键核心科技问题,上下协同,发挥新型举国体制优势,健全气象有关高校、科研院所、行业企业协同攻关机制,靶向发力,下大力气加快推进数值预报模式、数据融合与再分析技术、雷达和卫星设备及应用等重点领域核心技术的自主可控,真正实现技术上质的飞跃。秉持初心、沉下心、守恒心,气象部门将继续在科技创新之路上克难前行、乘风破浪。

              (作者:赵晓妮?责任编辑:张林)

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