壯闊東方潮 奮進(jìn)新時代
——慶祝改革開放40年·行進(jìn)
從“零”到“一”，再從“一”到“全部”，數(shù)值預(yù)報發(fā)展到2018年，國家級數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)體系全部被自主研發(fā)的技術(shù)替代。
“天氣預(yù)報看似簡單，實(shí)際是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，關(guān)鍵核心技術(shù)就是數(shù)值預(yù)報，其涉及到衛(wèi)星、雷達(dá)等多源大氣探測、超級計算機(jī)等技術(shù)，被譽(yù)為氣象事業(yè)的‘芯’。”近日，中國氣象局?jǐn)?shù)值預(yù)報中心副主任沈?qū)W順在接受科技日報記者采訪時說。
過去，歐洲中期天氣預(yù)報中心的數(shù)值預(yù)報模式是我國預(yù)報員開展業(yè)務(wù)的主要依據(jù)。然而，依靠引進(jìn)建立的業(yè)務(wù)數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)與我國不斷增長的經(jīng)濟(jì)與科技實(shí)力、高性能計算機(jī)的研制能力等存在“不相適應(yīng)”。
中國要有自己的數(shù)值預(yù)報，這是氣象人的共同愿望。
如今，他們已然夢想成真。黨的十八大以來，我國數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)持續(xù)發(fā)展，一步一個腳印，預(yù)報準(zhǔn)確率穩(wěn)步提升，為社會進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、防災(zāi)減災(zāi)作出了重要貢獻(xiàn)。
2001年，中國氣象局開始自主研發(fā)數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)GRAPES。彼時，沈?qū)W順還在國外，當(dāng)?shù)弥@一消息時，2003年，他毅然登上了回國的航班。
“那時，GRAPES系統(tǒng)的研發(fā)剛剛起步，我見證了創(chuàng)新基地團(tuán)隊(duì)成員搭建微機(jī)群、寫程序、推公式、多方求證等諸多廢寢忘食、篳路藍(lán)縷的日日夜夜。”沈?qū)W順說。
數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)都是一門學(xué)問，需要專門的人才隊(duì)伍去理解、掌握和完成相應(yīng)的開發(fā)任務(wù)。由于多種原因，多年來我國在大氣科學(xué)領(lǐng)域計算機(jī)技術(shù)與計算數(shù)學(xué)、物理過程和資料同化等數(shù)值預(yù)報相關(guān)的基礎(chǔ)研究水平薄弱。研發(fā)之初，各關(guān)鍵環(huán)節(jié)計算方案的反復(fù)推敲、試驗(yàn)和驗(yàn)證貫穿整個研發(fā)過程。“牽一發(fā)而動全局”的情形時常出現(xiàn)——僅僅一個微小的問題都可能導(dǎo)致模式整體性能下降，甚至是全部過程推倒重來。
一步一個腳印。2006年，GRAPES區(qū)域數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行；
2007年7月，GRAPES的研發(fā)全面進(jìn)入全球模式系統(tǒng)發(fā)展階段；
2012年，GRAPES研發(fā)團(tuán)隊(duì)入選國家重點(diǎn)領(lǐng)域科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，這是我國氣象領(lǐng)域唯一一支國家級科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)；
2014年，高分辨率資料同化與數(shù)值天氣模式被確定為國家氣象科技創(chuàng)新工程三大攻關(guān)任務(wù)之一，自主創(chuàng)新的腳步不斷加快；
2016年，正式業(yè)務(wù)化運(yùn)行并面向全國下發(fā)的GRAPES_GFS全球中期預(yù)報產(chǎn)品，被視為我國數(shù)值預(yù)報技術(shù)體系實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化的重要標(biāo)志，也宣告我國基本掌握了從全球預(yù)報到區(qū)域高分辨率預(yù)報的系列數(shù)值預(yù)報核心技術(shù)。
在沈?qū)W順看來，不斷磨礪是自主研發(fā)所必需經(jīng)歷的。相關(guān)基礎(chǔ)理論知識的積累、研究能力的培養(yǎng)、研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的不斷疊加，對于真正掌握數(shù)值預(yù)報這一氣象事業(yè)的核心科技而言至關(guān)重要。“自主創(chuàng)新絕不是照搬國外先進(jìn)的系統(tǒng)和產(chǎn)品，這需要堅(jiān)持既定技術(shù)路線不動搖，不斷累積，在防災(zāi)減災(zāi)實(shí)踐中砥礪前行。”沈?qū)W順說。
每一場臺風(fēng)、每一次暴雨，數(shù)值預(yù)報讓氣象工作者如虎添翼。有數(shù)據(jù)為證，黨的十八大以來，我國臺風(fēng)路徑預(yù)報24小時誤差從95公里縮小到66公里，各時效預(yù)報全面超過美國和日本，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
盡管如此，沈?qū)W順坦陳，現(xiàn)有的研究和業(yè)務(wù)應(yīng)用水平與發(fā)達(dá)國家還有一定差距，尤其是缺乏針對我國氣象問題的原創(chuàng)性科技成果，在模式物理過程研究以及觀測資料同化技術(shù)和觀測資料應(yīng)用方面仍有待加強(qiáng)。要實(shí)現(xiàn)從“一”到“卓越”、進(jìn)入國際先進(jìn)行列仍需付出艱苦的努力。
解決局地強(qiáng)對流天氣的快速預(yù)報預(yù)警和延長天氣預(yù)報的可用預(yù)報時效是未來數(shù)值預(yù)報發(fā)展的重點(diǎn)。到2020年，在自主研發(fā)GRAPES成果的基礎(chǔ)上，模式和同化技術(shù)將再上一個臺階，基本建成從局地公里尺度到全球10公里尺度的GRAPES氣象災(zāi)害及環(huán)境精細(xì)化數(shù)值預(yù)報體系。
——慶祝改革開放40年·行進(jìn)
從“零”到“一”，再從“一”到“全部”，數(shù)值預(yù)報發(fā)展到2018年，國家級數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)體系全部被自主研發(fā)的技術(shù)替代。
“天氣預(yù)報看似簡單，實(shí)際是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，關(guān)鍵核心技術(shù)就是數(shù)值預(yù)報，其涉及到衛(wèi)星、雷達(dá)等多源大氣探測、超級計算機(jī)等技術(shù)，被譽(yù)為氣象事業(yè)的‘芯’。”近日，中國氣象局?jǐn)?shù)值預(yù)報中心副主任沈?qū)W順在接受科技日報記者采訪時說。
過去，歐洲中期天氣預(yù)報中心的數(shù)值預(yù)報模式是我國預(yù)報員開展業(yè)務(wù)的主要依據(jù)。然而，依靠引進(jìn)建立的業(yè)務(wù)數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)與我國不斷增長的經(jīng)濟(jì)與科技實(shí)力、高性能計算機(jī)的研制能力等存在“不相適應(yīng)”。
中國要有自己的數(shù)值預(yù)報，這是氣象人的共同愿望。
如今，他們已然夢想成真。黨的十八大以來，我國數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)持續(xù)發(fā)展，一步一個腳印，預(yù)報準(zhǔn)確率穩(wěn)步提升，為社會進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、防災(zāi)減災(zāi)作出了重要貢獻(xiàn)。
2001年，中國氣象局開始自主研發(fā)數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)GRAPES。彼時，沈?qū)W順還在國外，當(dāng)?shù)弥@一消息時，2003年，他毅然登上了回國的航班。
“那時，GRAPES系統(tǒng)的研發(fā)剛剛起步，我見證了創(chuàng)新基地團(tuán)隊(duì)成員搭建微機(jī)群、寫程序、推公式、多方求證等諸多廢寢忘食、篳路藍(lán)縷的日日夜夜。”沈?qū)W順說。
數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)都是一門學(xué)問，需要專門的人才隊(duì)伍去理解、掌握和完成相應(yīng)的開發(fā)任務(wù)。由于多種原因，多年來我國在大氣科學(xué)領(lǐng)域計算機(jī)技術(shù)與計算數(shù)學(xué)、物理過程和資料同化等數(shù)值預(yù)報相關(guān)的基礎(chǔ)研究水平薄弱。研發(fā)之初，各關(guān)鍵環(huán)節(jié)計算方案的反復(fù)推敲、試驗(yàn)和驗(yàn)證貫穿整個研發(fā)過程。“牽一發(fā)而動全局”的情形時常出現(xiàn)——僅僅一個微小的問題都可能導(dǎo)致模式整體性能下降，甚至是全部過程推倒重來。
一步一個腳印。2006年，GRAPES區(qū)域數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行；
2007年7月，GRAPES的研發(fā)全面進(jìn)入全球模式系統(tǒng)發(fā)展階段；
2012年，GRAPES研發(fā)團(tuán)隊(duì)入選國家重點(diǎn)領(lǐng)域科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，這是我國氣象領(lǐng)域唯一一支國家級科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)；
2014年，高分辨率資料同化與數(shù)值天氣模式被確定為國家氣象科技創(chuàng)新工程三大攻關(guān)任務(wù)之一，自主創(chuàng)新的腳步不斷加快；
2016年，正式業(yè)務(wù)化運(yùn)行并面向全國下發(fā)的GRAPES_GFS全球中期預(yù)報產(chǎn)品，被視為我國數(shù)值預(yù)報技術(shù)體系實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化的重要標(biāo)志，也宣告我國基本掌握了從全球預(yù)報到區(qū)域高分辨率預(yù)報的系列數(shù)值預(yù)報核心技術(shù)。
在沈?qū)W順看來，不斷磨礪是自主研發(fā)所必需經(jīng)歷的。相關(guān)基礎(chǔ)理論知識的積累、研究能力的培養(yǎng)、研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的不斷疊加，對于真正掌握數(shù)值預(yù)報這一氣象事業(yè)的核心科技而言至關(guān)重要。“自主創(chuàng)新絕不是照搬國外先進(jìn)的系統(tǒng)和產(chǎn)品，這需要堅(jiān)持既定技術(shù)路線不動搖，不斷累積，在防災(zāi)減災(zāi)實(shí)踐中砥礪前行。”沈?qū)W順說。
每一場臺風(fēng)、每一次暴雨，數(shù)值預(yù)報讓氣象工作者如虎添翼。有數(shù)據(jù)為證，黨的十八大以來，我國臺風(fēng)路徑預(yù)報24小時誤差從95公里縮小到66公里，各時效預(yù)報全面超過美國和日本，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
盡管如此，沈?qū)W順坦陳，現(xiàn)有的研究和業(yè)務(wù)應(yīng)用水平與發(fā)達(dá)國家還有一定差距，尤其是缺乏針對我國氣象問題的原創(chuàng)性科技成果，在模式物理過程研究以及觀測資料同化技術(shù)和觀測資料應(yīng)用方面仍有待加強(qiáng)。要實(shí)現(xiàn)從“一”到“卓越”、進(jìn)入國際先進(jìn)行列仍需付出艱苦的努力。
解決局地強(qiáng)對流天氣的快速預(yù)報預(yù)警和延長天氣預(yù)報的可用預(yù)報時效是未來數(shù)值預(yù)報發(fā)展的重點(diǎn)。到2020年，在自主研發(fā)GRAPES成果的基礎(chǔ)上，模式和同化技術(shù)將再上一個臺階，基本建成從局地公里尺度到全球10公里尺度的GRAPES氣象災(zāi)害及環(huán)境精細(xì)化數(shù)值預(yù)報體系。
