北京冬奥会和冬残奥会日前圆满落下帷幕。赛场上,冰雪健儿不断超越自我;赛场外,各个方面的工作人员辛勤付出,保障赛事顺利进行。这其中,就包括精确全面的天气预报。相比夏季奥运会,冬季奥运会有更多的比赛项目在户外举行,所以受天气影响更大。降雪、气温、风向、风速、能见度等气象要素,与赛程安排、比赛成绩特别是运动员的生命安全密切相关。冬奥会气象保障,特别是精细化的局地天气预报极具挑战性。
北京冬奥会做到了“百米级、分钟级”预报:空间覆盖冬奥赛区百米网格,每隔10分钟更新。在我国气象科技人员努力下,冬奥会气象预报准确可靠,获得国际奥委会和运动员高度认可。不仅是冬奥会的精细化天气预报,近些年来我国天气预报准确率不断提升,这都离不开数值天气预报这一技术。
数值天气预报是指根据大气实际情况,在一定的初始和边界条件下,通过大型高速计算机作数值计算,求解描写天气演变过程的流体力学和热力学方程组,以此预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象的方法。随着社会发展,人们对天气预报的要求越来越高。天气预报的准确率要提高,气象要素和天气预报的空间、时间分辨率和量值的精度要细,即需要定时、定量、定点和高分辨率的天气预报。如何实现?
这就需要以数值天气预报为基础,依托通信、物联网、全球定位系统、大数据、人工智能等新技术,同时利用多种先进探测设备及技术等。其应用前景十分广阔,除常规气象保障业务外,还可在水陆交通、航空航天、重大工程、重大活动等领域广泛应用。未来,数值天气预报将进一步发展,其中集合预报、地球系统模式是重要发展趋势。地球系统模式的原理与数值天气预报模式类似,同样利用超级计算机求解数学物理方程,但要复杂得多。
为此,我国正在建设地球系统数值模拟装置。利用这一装置,我们可以研究地球系统的五大圈层及其相互联系、相互作用,有望对地球的过去进行反演、对现在进行模拟、对未来进行预测。