锻造“气象芯片” 解码“地球风云”
数值预报是气象领域的“芯片”和“国之重器”,是气象预报服务的核心基础和气象高质量发展的重要支柱。长期以来,中国气象局党组高度重视并加快推进数值预报核心技术自主可控,取得了丰硕成果。
优化顶层设计 锻造“气象芯片”
去年9月30日,局党组锚定“地球系统框架”统筹谋划数值预报发展方向,以事业单位改革为契机,成立中国气象局地球系统数值预报中心(以下简称“数值预报中心”),并要求举部门内外之力打造数值预报国家队伍,打造更高标准、更加开放的平台,推动地球系统数值预报技术和业务高质量发展。
一年来,机构改革与科技成果效益显著,其中最重要的成果之一,当属不久前出台的《中国气象局数值预报统筹研发工作机制》(以下简称《工作机制》)。该机制与数值预报中心的确立,标志着中国气象局数值预报以机构为主体、建立完善科技创新协同攻关机制的顶层设计进一步优化。中国气象局正在搭建一个更加开放、包容的平台,鼓励国内外数值预报力量通过“揭榜挂帅”“赛马制”等方式开展联合攻关,以此为气象高质量发展注入新动能。
如果说,地球系统数值预报是一艘需要众人划桨开动的大船,随着地球科学的外延不断扩大、内涵愈加丰富、系统更加复杂,需要各相关领域专家发挥所长,共同开动这艘“大船”。
如果说人才是这艘“大船”的引擎,那么决定船要开往何处,则需要高瞻远瞩的掌舵人。中国气象局数值预报领导小组与地球系统数值预报国际科学指导委员会便担此重任。前者负责决策数值预报业务发展方向,审定数值预报重大改革、重大项目、重大任务等事项,协调解决业务发展、运行体制机制、人事人才、经费保障等问题,后者负责从国际前沿科学发展的战略高度提出发展建议,从科学和技术实施角度提出总体设计、发展目标和技术路线等决策建议,从技术角度审定年度重点任务和中长期科学发展优先级。
目前,中国气象局已梳理出地球系统资料同化、大气环流模式、耦合模式、可预报性与评估诊断、高性能计算与软件工程等重点领域,将首先开放中国气象局中尺度天气数值预报系统模式基础框架,围绕关键核心难题,列出“揭榜挂帅”任务清单,通过数值预报科技创新平台,组织气象部门内部、高校、科研院所乃至国际同行专家开展创新性联合研发。
当然,对气象部门而言,《工作机制》还肩负着推进预报、观测、信息、服务和科研上下游、左右岸协同联动,动员区域或省级单位结合业务特色和发展需求,深度参与国家级数值预报技术研发的作用。
经过多年发展,我国数值预报研发技术团队不断壮大,但数值预报中心以外的研发力量依然分散,研发任务交叉重复、相互衔接配合不够、数值预报开放性不强、其他单位参与度不高、工作机制不顺畅等问题也亟待解决。中国气象局预报与网络司副司长张志刚表示,“在开展‘质量提升年’行动的背景下出台《工作机制》,就是要补齐这些制约发展的短板。”
对参与该项工作的外部门科研人员而言,除了前沿科技应用于实际业务、服务民生带来的成就感外,还将得到中国气象局数值预报应用的成果认定。
聚焦核心技术 “解码”地球风云
9月25日,当超强台风“奥鹿”影响我国时,停航的航班、回港避风的渔船和空无一人的街道,是其影响地区人们给这个狂暴家伙的镇定回应。
不惧风雨的底气来自于不断增长的科技力量。不久前刚刚完成升级的中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)、全球集合预报系统(CMA-GEPS),以及区域台风数值预报系统(CMA-TYM)和区域集合模式(CMA-REPS)等在“奥鹿”气象预报服务中大显身手,气象专家在CMA系列模式助力下及时准确地抓住台风路径和降水特征,为台风预警服务打下了宝贵的提前量。
一年来,数值预报中心聚焦核心技术攻关,精准“解码”地球风云,构建无缝隙天气气候预报预测数值模式,推动我国数值预报业务能力提升。
一年来,面向业务需求,数值预报中心制作短期、中期、次季节到季节全时间尺度多要素配合的数值预报产品,扎实推进数值预报系统升级和稳定运行——
基本完成12.5公里分辨率中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)和1公里分辨率中国气象局区域数值预报模式(CMA-MESO)研发任务并进入测试阶段;全球25公里集合预报试验系统取得进展;完成区域集合模式(CMA-REPS)业务升级,开展3公里对流尺度集合预报试验系统研发等,通过不断精细化研发自主可控的中国气象局数值预报业务系统,持续深入开展模式关键问题诊断,有效促进业务数值预报性能稳定和提高,为北京冬奥会等重大活动气象保障提供有力支撑。
就在不久前,中国气象局预报与网络司组织召开研讨会,针对今年3月至7月中国气象局数值预报业务天气模式性能开展研讨和总结。评估显示,CMA-GFS和CMA-MESO在雨带分布和季节变化、降水频次和强度,低涡72小时内移动路径和降水预报,东北冷涡72小时内移动路径预报及产生的降温和大风范围预报等方面发挥了核心支撑作用。
不仅如此,数值预报中心还瞄准质量提升,不断加强核心技术攻关。强化和推进数值天气模式和气候模式核心技术研发;发展卫星同化核心技术和可扩展一体化诊断系统;开展高性能计算优化,建立高质量软件协同开发支撑技术,研发专业数值预报模式技术,数值天气预报能力与专业数值预报能力稳步提升,高分辨率气候预测模式预报性能持续增强,全球高分辨率多圈层耦合模式关键技术研发取得显著进展,模式核心技术自立自强水平显著提升。
面向国家重大战略和人民生产生活需求,数值预报中心围绕能力提升,强科研弱项,补业务短板,夯实自主可控的数值预报业务模式体系,加快研发下一代天气气候模式关键技术、高分辨率耦合关键技术和气候模式预测技术等,加强新型雷达、卫星等多源观测资料的同化应用,开展预报需求牵引的观测、同化、预报和服务全链条协同试验,谱写数值预报事业高质量发展新篇章!
党建业务融合 直面关键难题
“2022年9月12—18日模式性能检验与评估如下……”9月21日8时21分许,在当日全国天气会商会上,面对各级预报员,杨军丽来到台前,代表数值预报中心,分别从台风“梅花”路径、强度、降水预报,以及华西秋雨的降雨预报,对中国气象局(CMA)数值预报业务模式性能进行评估。
从今年3月下旬开始,这样的分享和互动,会在每周三雷打不动进行。“我们希望,通过这种合作互动,进一步改进业务结果,不断提升我国自主研发的数值预报业务模式的应用水平。”数值预报中心评估与应用室正研级高工胡江林说。
直面数值预报关键技术难题,查找、评估和诊断工作薄弱环节,发现问题后穷追不舍,这种努力的背后,是把“气象芯片”最大程度用好,进一步加强数值预报对天气预报和气候预测的支撑,强化极端天气应对和汛期防灾减灾的决心;是人民至上、生命至上的态度和行动——
一年来,数值预报中心坚持党建和业务深度融合,结合“质量提升年”行动,深入开展“人民至上、生命至上”主题实践活动,实施气象防灾减灾第一道防线岗位建功行动,提升气象防灾减灾支撑能力。
——进一步加强国产气象卫星资料和气象雷达在数值预报中的应用;进一步加强数值预报对天气预报和气候预测的支撑;做好重大活动气象服务保障……
汛期实战,是检验主题实践活动成效的关键。就在近期中国气象局组织召开的CMA数值预报业务模式性能研讨会上,评估显示,中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)全球天气模式和CMA-MESO区域模式在雨带分布和季节变化、降水频次和强度,低涡72小时内移动路径和降水预报等方面均发挥了较好作用。
数值预报是高科技事业,建设世界先进的数值预报模式依赖于高层次科技创新人才。数值预报中心在组建过程中始终把做好人才工作放在首位,坚持用习近平新时代中国特色社会主义思想教育人,用理想信念凝聚人,用使命事业激励人,优化人才发展环境。
过去一年,随着一项项真招实策落地生效,从国家级到省级,从部门内到部门外,从国内到国外,数值预报领域的研发力量被最广泛地凝聚起来,聚焦到“发展自主可控的地球系统数值预报模式”这一共同目标上来。
——成立数值预报中心人才工作领导小组,出台高层次创新人才计划及配套管理办法,培育优秀数值预报创新团队。
——建立数值预报专家委员会和国际科学指导委员会(SSC),扩大国际顶尖人才队伍,为模式选型、关键技术攻关等提供战略咨询。
——以合作交流为抓手,以国省统筹为切入点,搭建人才合作交流平台,探索“不求所有、但求所用”的人才协同创新发展新模式。
在这样的创新生态之中,科研人员的创新活力正在不断激发。过去一年, “区域/全球一体化数值天气预报业务系统”荣获2020年度国家科学技术进步奖二等奖,数值预报中心荣获全国专业技术人才先进集体称号,“天气气候一体化模式系统”和“模式资料同化与资料再分析”团队入选中国气象局重点创新团队,集合预报创新工作室被命名为“全国农林水利气象系统示范性劳模和工匠人才创新工作室”……
随着机制愈发完善、大门进一步敞开,可以预见,集中力量办大事的制度优势与“众人划桨开大船”的团结协作精神将在数值预报发展领域发挥巨大作用,激发起气象高质量发展的新动能。
来源:中国气象报社
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