大型運動會天氣預(yù)報背后的“黑科技

陳明軒

“7月28日的成都天氣真的開掛了，藍天白云迎接大運會開幕！”這是今年的一條微博熱搜。為什么大家會對此感到震撼呢？因為大運會開幕前天氣并不好，正值我國防汛關(guān)鍵期，短時強降水、雷暴大風(fēng)、高溫等高影響天氣多發(fā)頻發(fā)。

一般來說，重大活動的氣象服務(wù)保障與精準(zhǔn)氣象預(yù)報服務(wù)有兩種：第一種是以固定的時間來安排，比如，建黨一百周年相關(guān)慶祝活動，應(yīng)盡可能安排在7月1日。當(dāng)天需要根據(jù)精準(zhǔn)氣象預(yù)報，盡量把活動安排在天氣影響比較小或沒有影響的時間段。另一種是非固定時間，給一個時間段，由舉辦地來根據(jù)當(dāng)?shù)靥鞖鈿夂蛱攸c選具體的時間。

例如，2008年北京夏季奧運會，比賽日期計劃定在2008年7月25日至8月10日。考慮到北京夏季7月天氣悶熱潮濕，發(fā)生大雨、高溫悶熱等災(zāi)害性天氣的頻率較高。8月8日前后是立秋，天氣逐漸涼爽，中國氣象局便建議在這個時間段舉辦夏季奧運會。

不管固定還是非固定時間，都需要依靠精準(zhǔn)的天氣預(yù)報。

2022年北京冬奧會氣象服務(wù)，需要做到“百米級、分鐘級”天氣預(yù)報，這就遠遠超出國際最先進數(shù)值天氣預(yù)報技術(shù)所能達到的能力。

冬奧會大約有70%的項目都是雪上項目，而且都在室外地形比較復(fù)雜的山區(qū)舉辦，氣象條件非常復(fù)雜，山腳、山腰、山頂?shù)娘L(fēng)、溫度，可以說是千差萬別，真正的“百米不同天”。戶外賽事里，天氣變化生死攸關(guān)。高山滑雪、高山滑降項目風(fēng)速風(fēng)向稍有變化，都會對運動員下滑過程中身體姿態(tài)、平衡等產(chǎn)生巨大影響，不僅關(guān)乎比賽成績，甚至關(guān)乎運動員的生命安全。

高山項目比賽，陣風(fēng)超過8級就必須無條件終止；跳臺滑雪比賽，陣風(fēng)風(fēng)速一般不能超過4米每秒。必須針對不同場次和項目，提供“一場一策”甚至“一項一策”的精準(zhǔn)氣象預(yù)報服務(wù)。

北京的氣候條件相對比較特殊，北京冬奧會是近20年內(nèi)唯一一次在大陸性冬季風(fēng)主導(dǎo)的氣候條件下在內(nèi)陸地區(qū)舉辦的冬奧會，我們幾乎沒有預(yù)報經(jīng)驗可以借鑒。

面對這一世界性的預(yù)報難題，氣象部門建設(shè)成了“三維、秒級、多要素”氣象觀測監(jiān)測體系，開展了一系列的加密觀測試驗研究。在北京及周邊新建和改造各類探測設(shè)施140多套，首次實現(xiàn)賽道“秒級風(fēng)”監(jiān)測。整座大山中，都有了我們的“氣象哨兵”。當(dāng)風(fēng)吹起來的時候，雪花飄落，無論什么氣象要素，在任何時間有任何動向，都逃不過氣象觀測設(shè)施的“火眼金睛”。

我們還利用人工智能技術(shù)，結(jié)合最新研發(fā)的高精度數(shù)值天氣預(yù)報模式，以及包括人工智能在內(nèi)的多項算法，將延慶賽區(qū)、張家口賽區(qū)以及北京賽區(qū)的時空分解成100米×100米的網(wǎng)格，在冬奧歷史上首次實現(xiàn)了“百米級、分鐘級”天氣預(yù)報。

“百米級、分鐘級”氣象預(yù)報技術(shù)以及人工智能氣象預(yù)報技術(shù)首次在國際冬奧氣象保障中獲得高效集成應(yīng)用，推動了新技術(shù)應(yīng)用和我國山地條件下精準(zhǔn)預(yù)報能力不足問題的解決，促進了我國山地氣象學(xué)的研究進展。

“天有不測風(fēng)云”，未來，我們可能面臨各種各樣的極端天氣挑戰(zhàn)，也要迎接空間精細到十米級、米級，甚至?xí)r間精準(zhǔn)到幾分鐘、幾十秒的“窗口期”的預(yù)報，唯有加強基礎(chǔ)研究、加大科學(xué)試驗力度、用好數(shù)值預(yù)報模式和人工智能技術(shù)，實現(xiàn)“雙輪”驅(qū)動，才能吃好“靠天”這碗飯。

丫丫//摘自科普中國星空論壇，本刊有刪節(jié)/