科技成果汛期上陣 “空天地”尋蹤災(zāi)害天氣

■28種全新風(fēng)四遙感產(chǎn)品鎖定天氣系統(tǒng)動向

■6項(xiàng)新一代雷達(dá)拼圖監(jiān)測產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)定制區(qū)域內(nèi)強(qiáng)對流多級預(yù)警

■1分鐘實(shí)現(xiàn)高頻觀測數(shù)據(jù)進(jìn)入全球四維變分同化系統(tǒng)

■12分鐘內(nèi)完成數(shù)據(jù)從觀測端到質(zhì)量控制、入庫、融合分析、產(chǎn)品制作全流程支撐智能網(wǎng)格預(yù)報

今年汛期，中國氣象局針對臺風(fēng)“瑪莉亞”的24小時路徑預(yù)報誤差僅45公里，達(dá)歷史最好水平；今年上半年，暴雨預(yù)警準(zhǔn)確率已由83%提高到86%，強(qiáng)對流預(yù)警提前量已由36分鐘提高到41分鐘。如今，充分利用氣象現(xiàn)代化成果，發(fā)揮風(fēng)云四號A星、新一代天氣雷達(dá)拼圖等科技優(yōu)勢，綜合運(yùn)用實(shí)況分析產(chǎn)品、數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品、智能網(wǎng)格預(yù)報和多種預(yù)報技術(shù)方法，暴雨、臺風(fēng)、強(qiáng)對流等極端天氣的預(yù)報精準(zhǔn)度和時間提前量得以逐步提高。

作為強(qiáng)對流天氣的“示蹤器”，閃電的成功捕捉被視為有效提升強(qiáng)對流天氣預(yù)警準(zhǔn)確率的重要進(jìn)展。這位“閃電捕手”，來自風(fēng)云四號A星搭載的我國首臺地球靜止軌道閃電探測儀器，其每秒可探測500張閃電圖像，實(shí)現(xiàn)對中國及周邊區(qū)域24小時不間斷探測。通過將閃電的實(shí)時、連續(xù)觀測數(shù)據(jù)與云圖疊加，能夠?qū)崿F(xiàn)對強(qiáng)對流天氣的監(jiān)測與跟蹤，進(jìn)而形成閃電災(zāi)害預(yù)警產(chǎn)品。據(jù)悉，由閃電成像儀探測到的閃電“事件”產(chǎn)品于5月16日首次用于在山東大部、安徽北部和江蘇北部出現(xiàn)的強(qiáng)對流天氣業(yè)務(wù)監(jiān)測。評估顯示，產(chǎn)品能夠定量反映強(qiáng)對流云團(tuán)的閃電分布，實(shí)現(xiàn)了氣象衛(wèi)星遙感監(jiān)測閃電零突破。這只是風(fēng)云四號衛(wèi)星眾多服務(wù)產(chǎn)品中的一個，目前，風(fēng)云四號A星正式下發(fā)包括大氣、云、沙塵、降水、輻射、閃電等在內(nèi)的共28種全新遙感產(chǎn)品，正在為汛期內(nèi)的各類災(zāi)害性天氣預(yù)報預(yù)警提供支撐。

7月22日11時20分，新一代天氣雷達(dá)組網(wǎng)拼圖給正在靠近陸地的臺風(fēng)“安比”進(jìn)行全方位體檢——回波結(jié)構(gòu)松散、無明顯“臺風(fēng)眼”、回波主要分布在移動方向的前側(cè)……結(jié)合這份“體檢報告”，綜合衛(wèi)星、近海浮標(biāo)等提供的觀測信息，預(yù)報員在地圖上清晰地圈出一個個精細(xì)的降雨落區(qū)，這是在“安比”登陸前的1個小時。目前，我國新一代天氣雷達(dá)拼圖系統(tǒng)建設(shè)已進(jìn)入攻堅(jiān)階段，建立“觀測分析”“監(jiān)測預(yù)警”和“檢驗(yàn)評估”等3個模塊，新增雷暴聚類、雷暴密度、雷暴跟蹤、冰雹指數(shù)、冰雹概率、冰雹路徑跟蹤等6項(xiàng)強(qiáng)對流監(jiān)測產(chǎn)品，重點(diǎn)聚焦強(qiáng)對流天氣監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)定制區(qū)域內(nèi)強(qiáng)對流天氣的多級預(yù)警。其中，冰雹監(jiān)測產(chǎn)品能夠定量化輸出冰雹發(fā)生概率、直徑，產(chǎn)品分辨率為1km×1km，時間分辨率為10分鐘，通過對近一年的101個冰雹個例進(jìn)行算法評估，冰雹命中率達(dá)80.2%。

由中國氣象局自主研發(fā)的GRAPES全球四維變分同化系統(tǒng)（GRAPES-4DVAR）于6月28日通過業(yè)務(wù)化評審，正趕上在汛期顯身手。該系統(tǒng)能夠有效同化高時間頻次的常規(guī)資料和各類衛(wèi)星資料，使用觀測資料總量較三維變分同化系統(tǒng)增加50%左右?；谒木S變分同化系統(tǒng)，我國全球數(shù)值預(yù)報模式對于北半球3天以內(nèi)和南半球1天至10天的預(yù)報結(jié)論改進(jìn)明顯；雨帶和大量級降水預(yù)報技巧提高，臺風(fēng)路徑預(yù)報誤差明顯減小15%左右。該系統(tǒng)很快在7月10日預(yù)報今年第8號臺風(fēng)“瑪莉亞”的過程中得到有效檢驗(yàn)——風(fēng)云四號衛(wèi)星紅外高光譜探測儀15分鐘分辨率加密觀測數(shù)據(jù)于1分鐘內(nèi)進(jìn)入GRAPES全球四維變分同化系統(tǒng)，隨后其輸出結(jié)果顯示改進(jìn)了對副高強(qiáng)度和位置的預(yù)報，為預(yù)報臺風(fēng)的強(qiáng)度和路徑提供了重要參考。

今年汛期，通過多維氣象實(shí)況數(shù)據(jù)分析技術(shù)，氣象部門能夠?qū)⒏鞣N不同來源、同一對象（如降水）的觀測數(shù)據(jù)整合在一起，通過復(fù)雜計算，并不斷與觀測數(shù)據(jù)對比調(diào)校，最終推導(dǎo)出各格點(diǎn)最貼近真實(shí)的情況；在時間方面，通過將多種來源數(shù)據(jù)整合，將原本時間上不連續(xù)的觀測資料拼出一條完整的時間軸，最終制作出空間均勻（格點(diǎn)）、時間連續(xù)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。目前，運(yùn)用該技術(shù)可在12分鐘內(nèi)完成對數(shù)據(jù)從觀測端到質(zhì)量控制、入庫、融合分析、實(shí)況產(chǎn)品制作的全流程，送達(dá)預(yù)報員桌面，直接服務(wù)于智能網(wǎng)格預(yù)報。與此同時，基于多年積累的降水、陸面氣象要素和云分析等融合分析技術(shù)，面向智能網(wǎng)格預(yù)報業(yè)務(wù)需求，完成質(zhì)量提升、時效優(yōu)化后的首批實(shí)況分析產(chǎn)品于今年6月通過業(yè)務(wù)準(zhǔn)入論證，12分鐘時效的中國陸地5km分辨率的降水、氣溫、相對濕度、總云量等18種產(chǎn)品，已作為零時刻的實(shí)況產(chǎn)品支撐汛期智能網(wǎng)格預(yù)報業(yè)務(wù)應(yīng)用。同時，三維云、海表溫度、洋面風(fēng)等第二批實(shí)況分析產(chǎn)品也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時運(yùn)行。高時空分辨率時空分析產(chǎn)品能夠?qū)邓畯?qiáng)度、落區(qū)及時間演變特征，臺風(fēng)發(fā)生發(fā)展及空間結(jié)構(gòu)特征，高溫、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣的時空特征進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測。（記者 牛彥元）