中國氣象報記者 劉釗
2020年的開局絕不平靜，疫情防控工作依然形勢嚴峻，而緊張的汛期防災減災工作已迫在眉睫。
防災減災，氣象先行；氣象保障，科技築底。如今，一批最新科技成果已經投入汛期氣象服務的“戰場”，為這場艱鉅的戰役提供了得力“武器”。
監測在先，時刻捕捉風雲變幻
4月1日，我國地面氣象觀測自動化改革從全國試運行切換為正式業務運行。
簡單一句“由人工轉入自動”很難概括這次切換的全部意義，其背後凝聚了無數氣象人的智慧，是氣象觀測現代化的象徵之一。實時監控顯示，地面氣象觀測自動化改革正式業務運行後，觀測頻次比人工觀測約提高4倍到8倍，數據量比人工觀測約增加10倍；觀測數據傳輸用時由分鐘級優化至秒級，到報完整率達99%以上，傳輸頻次從5分鐘縮短至1分鐘。
日趨精細、準確的觀測，為汛期氣象服務提供了越來越可靠的第一手材料。不僅如此，氣象部門還精益求精，層層為精準“加碼”。
汛期來臨前，國家氣象信息中心對多源融合實況分析系統進行升級，運算效率提升近一倍，地面-衛星二源融合降水時效從12分鐘減少到9分鐘，由地面-衛星-雷達三源融合的降水實況分析產品生成時效由58分鐘優化至約20分鐘，而輸入雷達降水數據時效由37分鐘縮短至約16分鐘。作為預報的前置環節，實況數據生成效率的提升，無疑也意味著預報時效的進一步提升。
而基於氣象探測中心觀測實況實時分析系統（ORTAS）的颱風產品，也將在今年臺風氣象服務中大展身手。中央氣象臺首席預報員張玲對基於觀測實況分析系統的颱風產品的表現抱以期待：“探測中心的颱風產品，將我腦海中對臺風的想象變成了現實。”
上述颱風產品，基於實況格點數據，運用三維可視化技術開發，可對臺風進行三維立體跟蹤，監測三維流場、風圈、颱風中心垂直結構等，直觀展現颱風在運動中結構和強度的變化歷程，真實描繪颱風垂直中心上下層的移動速度，能明顯看出颱風中心或垂直或傾斜或斷裂的變化軌跡。今年臺風來襲時，這種新穎直觀的監測服務，將給予預報員更可靠的支撐。
對臺風嚴陣以待的，還有國家衛星氣象中心的遙感應用新技術。利用風雲衛星連續、快速掃描的能力，對臺風快速定位、定強，是該中心當下的研究重點。新技術還將挖掘風雲衛星對臺風是否發生的預測能力，對初生颱風進行迅速定量判識和計算。此外，風雲衛星還將在強對流天氣方面發揮作用，綜合利用雲、閃電、對流初生、不穩定指數等多種產品，可進行局地強對流初生的判識，快速生成結果。
遠近並重，不斷提升預報質量
“夫未戰而廟算勝者，得算多也。”對於汛期氣象服務這場戰役而言，對氣候年景的準確把握，無疑就是指示方向的“廟算”。承擔這項重任的國家氣候中心，憑藉一系列新投入運行的業務系統，以及不斷豐富的預測產品，對給出的預報結論充滿信心。
基於高分辨率氣候系統模式建立的次季節至季節預測系統，已於2019年11月投入準業務運行，可不斷為汛期提供預測產品。中國多模式集合預測系統（CMME1.1）於2019年12月投入業務運行，可提供氣候現象、汛期氣溫降水多模式集合預測產品。
國家氣候中心改進的颱風延伸期客觀預測方法為颱風預測預報提供了更堅實的科技後盾。這一方法增強了對西北太平洋颱風活動頻次、生成源地、活動路徑的延伸期客觀預測能力。此外，隨著汛期的進展，夏季風推進、雨季到來這些影響重大的事件，都將由雨季監測診斷預測一體化產品緊密監視，為防汛一線輸送最準確的情報。
對遠景的展望，是做好汛期氣象服務的前提，而對每次天氣過程的精準預報，則是做好汛期氣象服務的核心。國家氣象中心針對負有預報重任的全球/區域同化預報系統（GRAPES）的多項業務系統進行了升級。
聚焦我國，局地強對流、雷暴是汛期最常見、危害也最嚴重的災害性天氣。專門針對強天氣預報的GRAPES_MESO 3公里模式已經業務化運行，實現全國範圍內公里級分辨率的極端天氣預報能力。放眼亞洲，颱風的生成、發展乃至登陸、消亡，始終是汛期的關注焦點。覆蓋亞太地區的9公里分辨率GRAPES_TYM系統業務化運行後，颱風強度預報將有所改進。
在全球範圍內，GRAPES_GFS全球模式業務系統實現升級，四維變分同化分析效果明顯優化。“基於GRAPES_GFS模式的精細化化氣象要素預報系統V2.0”與“全球城市天氣客觀預報系統V1.0”均已業務運行。這兩個系統可以直接支撐全國和全球城市預報業務。在此基礎上，智能網格預報質量不斷提升。基於全網格滾動建模理論的“格點化模式輸出統計快速更新系統GMOSRRV1.0”實現業務試運行，實時提供氣溫、風、相對溼度等連續要素滾動訂正產品。
人工智能的身影，也出現在預報技術的“儲備庫”中，基於AI的天氣分析預報技術研究，在雷達回波、閃電外推、颱風強度分析、海霧智能判識等方面已經初步顯效。
精益求精，服務觸角深入細節
在疫情防控的核心地帶湖北，氣象服務的腳步從未因疫情影響而停下。基於湖北省氣象預報服務業務一體化平臺，湖北氣象部門實現了氣象服務產品的智能化、自動化製作和快速推送。不僅如此，武漢中心氣象臺克服種種困難，聯合南京信息工程大學開發部署了武漢市強對流天氣短臨監測預警平臺。基於多種觀測資料的綜合應用，以及最新的大數據挖掘技術，這一平臺將成為應對汛期高發的短時強對流天氣的技術保障。
同樣致力於攻克短時強降水這一技術難點的，還有中國氣象局公共氣象服務中心。近年來，該中心致力於利用人工智能機器深度學習技術研發氣象服務產品。在今年汛期，這款基於深度學習超分辨降尺度法研發的全國範圍1公里×1公里精細化格點降水預報產品將開展試用和檢驗，將提供0天至3天逐小時，4天至10天逐3小時的降水預報。精細的格點，對地形、溫度、溼度、風速、風向的綜合考慮，都將提升降雨預報的精準程度。
在超大城市上海，曾在第二屆進博會上亮相併受到關注的城市精細化管理氣象“先知系統”2.0升級工作正在進行。在這個升級版本中，健康氣象、城市網格化管理、交通和建築工地4個場景的氣象服務技術、產品和機制將得到重點強化。用戶會發現，自己收到的氣象服務產品除了常規強天氣預警信息外，還包含強天氣對城市帶來的影響等。而在後臺，應各級城市運行管理系統和基層應急管理單元需求提供的多源氣象服務數據接口“氣象智能插件1.0”可供政府決策、城市運行管理部門等“即插即用”，在強天氣發生前提供決策支撐。（王璠 陳克垚 趙培濤 高迅芝對本文有貢獻）
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