北京冬奧會張家口賽區(qū)氣象服務(wù)團(tuán)隊隊員正在清除觀測設(shè)備周邊積雪，確保賽區(qū)氣象專用設(shè)備正常運行。河北省氣象局供圖
2021年11月，北京冬奧會張家口賽區(qū)首場國際測試賽舉行。武殿森攝（人民視覺）
北京冬奧會張家口賽區(qū)現(xiàn)場氣象服務(wù)人員正在實地監(jiān)測氣象要素，收集數(shù)據(jù)。河北省氣象局供圖
北京冬奧會延慶賽區(qū)國家雪車雪橇中心“雪游龍”與群山交相輝映，宛如一幅畫卷。本報記者 賀 勇攝
舉世矚目的北京冬奧會，即將拉開帷幕。
習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，經(jīng)過幾年努力，各項籌備工作基本就緒，我們完全有信心、有能力為世界奉獻(xiàn)一屆精彩、非凡、卓越的奧運盛會。
應(yīng)對天氣風(fēng)險是歷屆冬奧會組織管理的重要內(nèi)容，氣象服務(wù)是保障北京冬奧會順利舉辦的一項重要工作。面對復(fù)雜山地氣象精準(zhǔn)預(yù)報等國際公認(rèn)難題，北京冬奧申辦成功后，中國氣象局等相關(guān)部門第一時間啟動了籌備工作，組建氣象服務(wù)核心團(tuán)隊，在以往人跡罕至的陡坡、山頂布下精密氣象監(jiān)測網(wǎng)。在國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”專項等的支持下，組織科技攻關(guān)團(tuán)隊，研究復(fù)雜山地天氣氣候特點，攻克世界性山地氣象精準(zhǔn)預(yù)報技術(shù)難題。冬奧專職氣象預(yù)報團(tuán)隊連續(xù)5年開展冬季實戰(zhàn)預(yù)報訓(xùn)練，積累了大量經(jīng)驗，精細(xì)氣象服務(wù)將助力北京冬奧精彩舉辦。
攻克難題——
氣象服務(wù)保障從零起步，復(fù)雜山地做百米級預(yù)報
沿著蜿蜒的山路，記者來到了小海陀山半山腰。小海陀山是北京冬奧會延慶賽區(qū)所在地，山頂海拔2198米，是高山滑雪項目的滑降起點。 剛走近賽道，雪粒就向記者臉上飛撲而來，風(fēng)夾著雪粒直往脖子里灌。雪來自不遠(yuǎn)處賽道上的4個造雪機(jī)，它們正把剛造的雪“鋪”到賽道上。
“風(fēng)速約每秒8米，體感溫度零下10攝氏度，西北風(fēng)、南風(fēng)等陣風(fēng)較多。”冬奧北京氣象中心延慶賽區(qū)氣象服務(wù)組副組長時少英站在風(fēng)雪中，作出了實況判斷。她和另一名預(yù)報員負(fù)責(zé)這里的高山滑雪賽事氣象服務(wù)。她告訴記者：“造雪機(jī)造雪的時間點、方位參考了預(yù)報信息，力求最佳造雪效果。”
這是時少英在小海陀山度過的第五個冬天。如今她成竹在胸，這里變幻莫測的氣象要素，已被她和同事們琢磨得越來越透。
然而，2017年剛接到任務(wù)時，時少英卻覺得“壓力巨大”。
小海陀山是復(fù)雜山地地形，“一天變四季”“百米不同天”，有時山上飄著雪花，延慶城區(qū)卻是晴天。
復(fù)雜山地的氣象預(yù)報是國際公認(rèn)難題，隔著一道山脊，氣象環(huán)境就可能有很大區(qū)別。小海陀山高山滑雪賽道處于背風(fēng)坡，亂流多，不規(guī)律；山頂滑降起點、山腰起跳點、山腳結(jié)束點的氣溫、風(fēng)速差別極大。要在1至3公里長的賽道上進(jìn)行百米級預(yù)報，幾年前我國預(yù)報員的經(jīng)驗幾乎是零。
北京冬奧會是近20年來、唯一在大陸性冬季季風(fēng)主導(dǎo)的氣候條件下舉辦的冬奧會，賽區(qū)處于復(fù)雜山地中，要做百米級預(yù)報才能滿足賽事需求，這在國際上前所未有。
張家口賽區(qū)國家跳臺滑雪中心預(yù)報員段宇輝介紹：“大風(fēng)天氣對跳臺滑雪和北歐兩項影響較大，尋找到小于每秒4米風(fēng)速的賽時窗口期，成為預(yù)報中最大的難點。”首鋼滑雪大跳臺是北京賽區(qū)唯一室外場地，“對48米、25米跳臺的逐小時陣風(fēng)預(yù)報，是一個巨大挑戰(zhàn)?！北本┵悈^(qū)首鋼滑雪大跳臺現(xiàn)場預(yù)報員杜佳告訴記者。
因各類賽事需求不同，北京冬奧氣象保障服務(wù)明確了“一場一策”“一項一策”的原則?！翱v觀歷屆冬奧會，與北京冬奧會的天氣氣候特征、冬奧氣象保障側(cè)重點均差異顯著，國際上沒有成熟的、適用于北京冬奧會氣象服務(wù)保障的技術(shù)方案可以借鑒或復(fù)制，加上我國冰雪運動起步較晚，缺少冬季重大國際體育賽事氣象服務(wù)保障經(jīng)驗，可以說，北京冬奧會的氣象服務(wù)幾乎是從零起步?！眹抑攸c研發(fā)計劃“科技冬奧”專項（氣象）負(fù)責(zé)人陳明軒說。
精密監(jiān)測——
在陡峭山頂建氣象站，形成“三維、秒級、多要素”立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)
鏟一鏟雪、邁一小步……張家口賽區(qū)氣象裝備保障團(tuán)隊隊長幺倫韜和4名隊員，向著山頂攀爬，山坡雪深，腳下時不時打滑。他們要攀登到山頂“云頂一號”氣象觀測站，增設(shè)備用設(shè)備。
監(jiān)測是氣象預(yù)報的第一步。賽區(qū)氣象觀測站是專門為冬奧氣象監(jiān)測建設(shè)的，與氣象衛(wèi)星、天氣雷達(dá)以及其他多種非常規(guī)探測儀器，形成嚴(yán)密的“地、空、天”立體監(jiān)測網(wǎng)，獲取全面的賽區(qū)氣象實況數(shù)據(jù)，為提高預(yù)報預(yù)測能力提供重要的基礎(chǔ)觀測。
“云頂一號”是張家口賽區(qū)建站難度較大的站點之一。它位于自由式滑雪空中技巧賽場上方，周圍坡度超過45度，又陡又滑，冬季連雪地摩托都難以抵達(dá)。工作人員只能每人背著20多斤重的裝備，套上冰爪，從積雪中鏟出一條路，一步一步攀登上山頂。
坡陡路滑，一旦滾落，可能有生命危險。這樣的險境，幺倫韜和隊友們不是第一次遇到。“從7年前開始，我們就以冬奧賽場為核心，在陡坡、山頂上建站、維護(hù)?！彼f。
2019年12月，小海陀山降下暴雪，競技三號自動氣象站卻出現(xiàn)故障。這個氣象站處于離山頂不遠(yuǎn)的陡坡上，車輛無法到達(dá)。延慶賽區(qū)氣象保障團(tuán)隊成員高猛和同事徒手搬運重達(dá)60斤的蓄電池，爬上覆蓋亂石和冰雪的陡坡，終于把備件搬運到故障站點。維修設(shè)備時不能戴手套，完成工作后，高猛的手指腫大了一圈，手背凍紫了幾處。下山時他們發(fā)現(xiàn)鞋里全是雪水，雙腳都已凍僵。
“氣象站一般建在賽道邊陡坡上，有些建在懸崖邊上。除了應(yīng)急維修，每隔10天還要去進(jìn)行常規(guī)維護(hù)?！倍瑠W北京氣象中心延慶賽區(qū)氣象服務(wù)組副組長張曼說。
在延慶賽區(qū)，記者跟隨工作人員登上了海拔1300米的競技八號氣象站。氣象站所處坡面非常陡，坡面上只有沙土和亂石。記者沿著工作人員在坡上踩出的泥坑，手腳并用，才爬到了氣象站點。
“騾馱人背運設(shè)備，餓了就吃點干糧。7年來，我們累計新建、改建、遷建氣象站95次，按時獲取了各賽道氣象觀測資料?！睆埣铱谑袣庀缶洲k公室主任樊武說，“遇到風(fēng)霜雨雪天氣時，氣象工作者常常需要逆行而上，去現(xiàn)場進(jìn)行檢修、維護(hù)。”
如今，包括賽道氣象站在內(nèi)，3個賽區(qū)里建成441套現(xiàn)代立體觀測設(shè)施，加上各類天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星，形成了“三維、秒級、多要素”立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了冬奧賽區(qū)的精密監(jiān)測。
實戰(zhàn)演練——
觀測降雪不同粒子形狀，摸準(zhǔn)賽區(qū)天氣“脈動”
寒潮、大風(fēng)、降雨……2021年11月6日早上8時，北京冬奧會降雪粒子科學(xué)觀測實驗小組成員聚集在張家口賽區(qū)會商室，等著降雪出現(xiàn)。
為了提高賽區(qū)降雪預(yù)報準(zhǔn)確率，預(yù)報員持續(xù)數(shù)年進(jìn)行實地觀測實驗，采集氣象數(shù)據(jù)。雨雪、大風(fēng)是對比賽影響較大的山地天氣，因此，雨雪、大風(fēng)來臨之時，是最好的觀測期。
“雨轉(zhuǎn)雪了！”11時55分，天上開始降雪。小組成員立刻分為3組，輪流到室外冒著雨雪開展觀測。每小時觀測一次，24個小時不間斷，共采集了24組數(shù)據(jù)。
“我們觀測拍攝了150多張照片，得到了不同粒子形狀、凇附程度的雪水比，為研究賽區(qū)山地降雪機(jī)理、開展雪深預(yù)報積累了觀測基礎(chǔ)?！苯笛┝Ｗ涌茖W(xué)觀測實驗小組組長范俊紅介紹，團(tuán)隊還制作了賽區(qū)地面降雪粒子圖集。
當(dāng)天，X波段雙偏振雷達(dá)車也同時就位，6名預(yù)報員在寒潮中堅守了22個小時，全面記錄了降雪過程的雷達(dá)回波特征。這些觀測資料有助于提升預(yù)報員對賽區(qū)降雪規(guī)律的科學(xué)認(rèn)識和預(yù)報預(yù)測能力。
近年來，這樣的賽區(qū)觀測試驗開展了無數(shù)次。張家口賽區(qū)云頂場館群首席預(yù)報員李宗濤說：“通過觀測，張家口賽區(qū)氣象預(yù)報服務(wù)團(tuán)隊建立了賽區(qū)高影響天氣個例庫，構(gòu)建了‘夜間增溫’‘冷湖效應(yīng)’及‘山地降雪’的物理概念模型。團(tuán)隊研發(fā)的基于機(jī)器學(xué)習(xí)、動態(tài)偏差訂正等賽場氣象要素客觀預(yù)報方法，已在多項賽事中得到檢驗和應(yīng)用。”
北京冬奧會3個賽區(qū)的專職預(yù)報員，總共達(dá)到52名。除了北京、河北兩地氣象部門的預(yù)報員，還有多名從山西、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江等地氣象部門抽調(diào)的優(yōu)秀預(yù)報員，中央氣象臺也派出5名預(yù)報員進(jìn)駐一線。從2017年開始，這些預(yù)報員每年冬天在賽區(qū)開展實戰(zhàn)訓(xùn)練。
以前賽區(qū)天氣資料較少，預(yù)報員們開展大量實地調(diào)研，觀測、收集數(shù)據(jù)，摸清賽區(qū)的天氣特點。他們調(diào)研的辦法很“笨”：每周去爬山，從山腳、山腰到山頂，從早上、中午到晚上，分區(qū)域、分時段收集氣象要素數(shù)據(jù)。風(fēng)雪來臨時，整日整夜觀測是常有的事。作出預(yù)報之后，還要實地再觀測、驗證、訂正，以此不斷提高預(yù)報準(zhǔn)確率。
近年來，氣象服務(wù)保障團(tuán)隊已經(jīng)歷了多次實戰(zhàn)考驗。2020年1月，原定于1月18日至19日舉行的第十四屆全國冬季運動會高山滑雪競速類項目賽事改期進(jìn)行，這個重大調(diào)整正是參考了賽區(qū)氣象服務(wù)團(tuán)隊的預(yù)報信息。
當(dāng)年1月8日，氣象部門就預(yù)計18日小海陀山可能有大風(fēng)天氣。之后逐日滾動追蹤天氣系統(tǒng)變化，經(jīng)會商做出了“18日至19日預(yù)計將有大風(fēng)天氣，賽區(qū)陣風(fēng)風(fēng)速超過20米/秒”的預(yù)報，并向競賽組織方及時匯報，賽事因此提前到16日至17日舉行。隨后兩天，小海陀山果然刮起了大風(fēng)！
硬核突破——
核心技術(shù)完全自主可控，實現(xiàn)“百米級、逐10分鐘更新”
想起兩個多月前那場雪，陶亦為和李琛仍感到興奮不已。
2021年10月，“相約北京”系列冬季體育賽事測試賽和測試活動展開，延慶賽區(qū)現(xiàn)場氣象預(yù)報團(tuán)隊首席預(yù)報員陶亦為和李琛進(jìn)駐國家雪車雪橇中心，開展測試賽現(xiàn)場氣象保障服務(wù)。
11月21日早上會商時，陶亦為和李琛作出了下午有降雪的預(yù)報。根據(jù)高精度天氣預(yù)報模型、實戰(zhàn)經(jīng)驗、人工智能預(yù)報技術(shù)驗證，兩名預(yù)報員認(rèn)為這場降雪不會形成積雪，對當(dāng)天將要舉行的雪車雪橇比賽沒有影響。
下午4時，飄雪如期到來。然而，1個小時過去了，2個小時過去了，3個小時過去了……這場雪遲遲沒有停下的苗頭。
“當(dāng)時怕預(yù)報有偏差，影響晚上賽事進(jìn)行?！碧找酁楹屠铊⌒睦镌絹碓骄o張。于是，每隔半小時，兩人就去場館外，摸摸地面，看看有沒有積雪。晚上8時，雪終于停了，地面沒有積雪！兩人心里的石頭總算落了地。
“準(zhǔn)確的預(yù)報，來自于實地調(diào)研、多年冬訓(xùn)，來自于高精尖觀測設(shè)備，來自于‘百米級、逐10分鐘更新’等硬核技術(shù)的強(qiáng)力支持?！鳖A(yù)報員們說。
自2016年開始，在北京市科技計劃以及國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”專項支持下，由十幾家單位200多名科技骨干和預(yù)報人員組成的冬奧氣象科技攻關(guān)團(tuán)隊逐步形成，緊鑼密鼓開展冬奧氣象精密監(jiān)測和精準(zhǔn)預(yù)報核心科技研發(fā)。
經(jīng)過艱苦攻關(guān)，高精度數(shù)值天氣預(yù)報模型、多源氣象數(shù)據(jù)快速集成融合模型、預(yù)報誤差人工智能訂正模型等關(guān)鍵技術(shù)方法陸續(xù)研發(fā)成功，構(gòu)建了冬奧氣象“百米級”預(yù)報技術(shù)體系，形成了冬奧高精度氣象預(yù)報系統(tǒng)“睿圖—睿思”，實現(xiàn)了冬奧山地賽場的10天之內(nèi)“百米級”網(wǎng)格氣象預(yù)報，以及冬奧關(guān)鍵點位的10天之內(nèi)定時、定點、定量氣象預(yù)報，多項技術(shù)填補(bǔ)國內(nèi)空白，核心技術(shù)完全自主可控。
陳明軒介紹，往屆冬奧會氣象預(yù)報以千米網(wǎng)格為主，每半小時至1小時更新，“北京冬奧會氣象預(yù)報網(wǎng)格精細(xì)到100米甚至67米，更新頻次最高為10分鐘，實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，為‘一場一策’‘一項一策’冬奧氣象服務(wù)保障提供強(qiáng)有力的科技支撐?！?/p>
人工智能預(yù)報技術(shù)首次在冬奧會中應(yīng)用，通過對海量氣象觀測數(shù)據(jù)和數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)“再解讀”，對客觀氣象預(yù)報“再訂正”，進(jìn)一步提升了冬奧氣象預(yù)報的精準(zhǔn)度。目前，國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”專項氣象項目已納入世界氣象組織高影響天氣預(yù)報示范項目，為國際相關(guān)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用提供中國經(jīng)驗。
“今后，冬奧氣象科技攻關(guān)的成果及其應(yīng)用經(jīng)驗、解決方案將持續(xù)發(fā)揮效益，保障我國冰雪運動開展，在國家重大活動保障、大城市安全運行、災(zāi)害天氣預(yù)報預(yù)警和應(yīng)對等方面起到重要支撐作用。此外，還將應(yīng)用于新能源特別是風(fēng)能、太陽能領(lǐng)域，助力我國如期實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)?！敝袊鴼庀缶钟嘘P(guān)負(fù)責(zé)人表示。
■記者手記
優(yōu)質(zhì)氣象服務(wù)滿足美好生活需要
在大陸性冬季季風(fēng)主導(dǎo)的山地賽區(qū)，提供優(yōu)質(zhì)氣象服務(wù)保障實屬不易。北京冬奧氣象服務(wù)保障團(tuán)隊數(shù)年如一日，扛起重?fù)?dān)，攻堅克難，捕捉風(fēng)云之變，精測賽區(qū)天氣，研發(fā)出“百米級、分鐘級”預(yù)報產(chǎn)品，成功經(jīng)受了各類測試賽考驗，為北京冬奧會精彩舉行做好了準(zhǔn)備。
辦好北京冬奧會、冬殘奧會，是中國向國際社會作出的莊嚴(yán)承諾。經(jīng)過幾年艱苦努力，氣象服務(wù)保障等各項籌備工作基本就緒，我們完全有信心、有能力為世界奉獻(xiàn)一屆精彩、非凡、卓越的奧運盛會。
隨著冬奧熱度持續(xù)上升，我國冰雪運動“南展西擴(kuò)東進(jìn)”，越來越多的人走上冰場雪場，“冷冰雪”成為“熱運動”，實現(xiàn)了“帶動3億人參與冰雪運動”的目標(biāo)。未來，北京冬奧氣象科技攻關(guān)的顯著成果和寶貴經(jīng)驗，將保障冰雪運動順利開展，持續(xù)為建設(shè)體育強(qiáng)國、增強(qiáng)人民體質(zhì)作出貢獻(xiàn)。
冬奧氣象科技攻關(guān)的成果和經(jīng)驗，將惠及經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展多個領(lǐng)域。如今，各行各業(yè)、人民群眾對氣象服務(wù)的需求越來越多，要求越來越高。適應(yīng)和減緩氣候變化，防御和減輕氣象災(zāi)害，開發(fā)和利用氣候資源，都離不開高質(zhì)量的氣象服務(wù)。持續(xù)提高氣象預(yù)報預(yù)測水平，堅持“一年四季不放松，每個過程不放過”的氣象服務(wù)理念，不斷拓展氣象服務(wù)領(lǐng)域，我們一定能以更豐富、更優(yōu)質(zhì)的氣象服務(wù)產(chǎn)品，滿足人民群眾日益增長的美好生活需要，助力高質(zhì)量發(fā)展。
《 人民日報 》（ 2022年01月21日 17 版）
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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