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鍛造氣象“芯片” 彰顯科技“硬實(shí)力”
——記中國氣象局地球系統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)中心全球數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)

發(fā)布時(shí)間:2024年01月19日 來源:中國氣象報(bào)社

  隨著中國氣象局全球同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)(CMA-GFS)V4.0正式業(yè)務(wù)運(yùn)行,北半球可用預(yù)報(bào)天數(shù)突破8天,全球預(yù)報(bào)空間分辨率從25公里提升到12.5公里;1公里1小時(shí)中尺度天氣數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)(CMA-MESO)運(yùn)行測(cè)試評(píng)估完成;同化技術(shù)躋身國際先進(jìn)行列,使我國成為國際上為數(shù)不多的自主研發(fā)全球四維變分同化系統(tǒng)的國家之一……

  隨著一個(gè)個(gè)階段性成果的落地,數(shù)值預(yù)報(bào)——?dú)庀箢I(lǐng)域的“芯片”和“國之重器”,鍛造得更加堅(jiān)韌有力。這些突破性進(jìn)展和重大成果,離不開中國氣象局地球系統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)中心(以下簡稱“數(shù)值預(yù)報(bào)中心”)人才隊(duì)伍建設(shè)和聚沙成塔般匯聚的科研力量。

????央視新聞丨國家卓越工程師團(tuán)隊(duì)·全球數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)工程技術(shù)團(tuán)隊(duì) 精準(zhǔn)“解碼”地球風(fēng)云背后的奮斗與堅(jiān)守

  突破“卡脖子”技術(shù),鍛造“國之重器”

  實(shí)現(xiàn)氣象精準(zhǔn)預(yù)報(bào)的核心技術(shù)是數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式。鎖定“預(yù)報(bào)精準(zhǔn)”“關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控”,數(shù)值預(yù)報(bào)中心全球數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)(以下簡稱“團(tuán)隊(duì)”)深入貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于科技創(chuàng)新的重要論述和關(guān)于氣象工作重要指示精神,十年磨劍、集智攻關(guān),突破“卡脖子”關(guān)鍵核心技術(shù),建成國際先進(jìn)水平的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng),推動(dòng)我國天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和防災(zāi)減災(zāi)能力進(jìn)一步提升。

  引進(jìn)國外先進(jìn)成熟的數(shù)值預(yù)報(bào)模式,還是堅(jiān)持自主研發(fā)國產(chǎn)數(shù)值預(yù)報(bào)模式?“每次面對(duì)這道選擇題,我們都堅(jiān)定選擇了后者?!眻F(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、中國工程院院士、數(shù)值預(yù)報(bào)中心副主任沈?qū)W順說,“研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)值預(yù)報(bào)模式,為的就是不被別人‘卡脖子’。”

  長期以來,團(tuán)隊(duì)面向國家重大需求,協(xié)作攻關(guān),建成以CMA-GFS為核心、區(qū)域/全球一體化的國家級(jí)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系,總代碼量超過300萬行。

  沈?qū)W順回憶,以前我國引進(jìn)歐美開源模式,但是無法取得數(shù)值預(yù)報(bào)模式中的關(guān)鍵核心技術(shù),因此數(shù)值預(yù)報(bào)水平長期落后和受限于歐美發(fā)達(dá)國家。黨的十八大以來,團(tuán)隊(duì)通過自主創(chuàng)新,突破了一系列關(guān)鍵核心技術(shù),形成以區(qū)域/全球一體化高精度非靜力模式、全球四維變分同化、區(qū)域快速更新三維變分同化、氣象衛(wèi)星和雷達(dá)應(yīng)用為核心的國產(chǎn)數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)體系。其中,四維變分同化系統(tǒng)具備國際先進(jìn)水平,國產(chǎn)氣象衛(wèi)星等資料的應(yīng)用已能夠保障在極端條件下我國全球數(shù)值預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)運(yùn)行良好。

  弘揚(yáng)工匠精神,打造氣象“芯片工程”

  數(shù)值預(yù)報(bào)模式復(fù)雜,系統(tǒng)內(nèi)部各分量之間聯(lián)系緊密、環(huán)節(jié)多,開發(fā)工作難度極大,針對(duì)分辨率提升、網(wǎng)格數(shù)量增多等導(dǎo)致的計(jì)算不穩(wěn)定問題,團(tuán)隊(duì)一次次突破瓶頸,不斷優(yōu)化參數(shù),對(duì)模式進(jìn)行“拆解”,提升計(jì)算能力、完善模式算法,真正實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)性能全面提升。

  “做模式不是一蹴而就的,尤其在四維變分等方面技術(shù)開發(fā)難度很大,但團(tuán)隊(duì)每個(gè)人都踏踏實(shí)實(shí)的,不為繁華易匠心。就這樣,默默地,我們攀越了一座座險(xiǎn)峰。”數(shù)值預(yù)報(bào)中心主任龔建東說。

  黨的十八大以來,我國數(shù)值預(yù)報(bào)可用預(yù)報(bào)天數(shù)從6.1天提高至8.1天,強(qiáng)降水預(yù)報(bào)能力已達(dá)到國際先進(jìn)模式水平,衛(wèi)星資料同化技術(shù)不斷優(yōu)化,衛(wèi)星資料同化占比提高到80%以上,國產(chǎn)衛(wèi)星發(fā)揮的作用越來越大。與此同時(shí),區(qū)域模式的分辨率從10公里提升至1公里,更新頻率從6小時(shí)提升至1小時(shí),暴雨預(yù)報(bào)和臺(tái)風(fēng)路徑、強(qiáng)度預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率有較高提升,對(duì)冰雹、颮線等小尺度強(qiáng)天氣預(yù)報(bào)性能達(dá)到國際先進(jìn)水平,數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)產(chǎn)品從2012年的5類300多種增加到目前的9類上千種。

  目前,團(tuán)隊(duì)建立了全鏈條0至15天無縫隙數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)平臺(tái),為各級(jí)氣象臺(tái)站和水利部、生態(tài)環(huán)境部等部門提供預(yù)報(bào)產(chǎn)品支撐,實(shí)現(xiàn)我國天氣預(yù)報(bào)和服務(wù)能力的快速提升,使我國臺(tái)風(fēng)、暴雨以及西南低渦、東北冷渦等影響下的強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率全球領(lǐng)先,有力支撐筑牢氣象防災(zāi)減災(zāi)第一道防線。

  這些科技成果在新中國成立70周年慶典、中國共產(chǎn)黨成立100周年慶典、北京2022年冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)以及2023年成都大運(yùn)會(huì)、杭州第19屆亞運(yùn)會(huì)等重大活動(dòng)中,發(fā)揮了不可或缺的科技支撐作用。

  CMA-GFS作為世界氣象中心(北京)的核心支撐,對(duì)共建“一帶一路”國家提供氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警產(chǎn)品。面向全球戰(zhàn)略,提供遠(yuǎn)洋導(dǎo)航所需全部國產(chǎn)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品,具備了自主全方位服務(wù)保障國家重大戰(zhàn)略的能力。

  厚植“沃土”,讓人才“頂格”成長

  “作為氣象預(yù)報(bào)的核心基礎(chǔ)和氣象高質(zhì)量發(fā)展的重要支柱之一,實(shí)現(xiàn)數(shù)值預(yù)報(bào)模式自主可控,需要系統(tǒng)謀劃和持續(xù)支持?jǐn)?shù)值預(yù)報(bào)人才隊(duì)伍建設(shè)?!睌?shù)值預(yù)報(bào)中心黨委書記李紅山表示。

  今年4月,《中國氣象局黨組關(guān)于加強(qiáng)數(shù)值預(yù)報(bào)人才隊(duì)伍建設(shè)的若干措施》印發(fā),這是中國氣象局首次針對(duì)重點(diǎn)領(lǐng)域人才隊(duì)伍專門出臺(tái)政策措施,通過創(chuàng)新人才工作機(jī)制,激發(fā)氣象科技人才的積極性和創(chuàng)新性,進(jìn)一步夯實(shí)關(guān)鍵領(lǐng)域人才基石。

  數(shù)值預(yù)報(bào)中心精準(zhǔn)引才、科學(xué)用才、用心留才,全面提升人才工作質(zhì)效,持續(xù)釋放人才效能、激發(fā)人才潛能,讓人才“頂格”成長。一支以中青年為主力的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)人才隊(duì)伍建成,上下聯(lián)動(dòng)、整體發(fā)力、齊抓共管、各司其職的人才工作格局和責(zé)任體系應(yīng)運(yùn)而生;同時(shí),該中心創(chuàng)新人才評(píng)價(jià)機(jī)制,探索制定支撐數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)全鏈條研發(fā)的技術(shù)報(bào)告制度,推動(dòng)科技人才潛心研究和創(chuàng)新。

  “這些保障機(jī)制最大程度地調(diào)動(dòng)了團(tuán)隊(duì)成員的潛力。團(tuán)隊(duì)成員都干勁十足,在一項(xiàng)項(xiàng)科研攻堅(jiān)中交出完美答卷?!睌?shù)值預(yù)報(bào)中心資料同化技術(shù)室主任張林說。

  人才“金種子”在肥沃的土壤中落地生根、開花結(jié)果——2013年,該團(tuán)隊(duì)入選科技部“創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”;2021年獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)和全國專業(yè)技術(shù)人才先進(jìn)集體;20余人次榮獲全國先進(jìn)工作者、全國優(yōu)秀科技工作者、全國三八紅旗手、全國巾幗建功標(biāo)兵、享受政府特殊津貼專家等獎(jiǎng)勵(lì)……

  “未來,我們將讓‘風(fēng)云’更可測(cè),繼續(xù)發(fā)揮“四大支柱”作用,推動(dòng)我國天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和防災(zāi)減災(zāi)能力大幅提升,全面開展基于下一代模式的地球系統(tǒng)模式研發(fā),加快提升氣象科技自主創(chuàng)新水平,為建設(shè)氣象強(qiáng)國貢獻(xiàn)‘芯’力量?!鄙?qū)W順堅(jiān)定地表示。

(作者:唐淼 沈曉琳 責(zé)任編輯:劉淑喬)

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