氣象“衛士”為亞運會保駕護航

上一期，大臉兔為大家簡單講解了中國科技如何助力杭州亞運會，但以“綠色、智能、節儉、文明”為宗旨的杭州亞運會可不止于此，本期，棉花糖將更詳細地給大家解析氣象科技與亞運會的關系——

大型體育賽事能否成功舉辦，與天氣狀況息息相關。亞運會期間，各大運動賽事的場館分布廣、安全保障要求高，這對氣象保障提出了更高的要求。同時，由于戶外賽事受天氣因素影響大，因此對天氣的精密監測、精準預報和對賽事的精細服務，成了亞運會成功舉辦的重要因素之一。為此，氣象部門不斷打磨核心技術、優化支撐系統，用豐碩成果為亞運氣象保障服務提供最好的“科技”底氣。

“智能”是最能體現杭州亞運會特色的理念，也最能展現亞運氣象服務的獨特魅力，“天臉”識別系統就是體現杭州智能氣象服務的成果之一。

在地面氣象觀測中，常規的氣象要素已經實現了自動觀測，但需要目測的項目，如云狀、云量、霜、露、雪等天氣現象，還是要依靠人工觀測。然而，由于天氣瞬息萬變，很難用人工來實現高時空密度的連續觀測。

為此，杭州市高技能人才創新工作室承擔了“天臉”識別項目算法的研究。研究人員在全國各地采集了數百萬張全天空圖像和結冰、積雪、霧凇、雨凇等圖像。這些圖像經人工分類標注，最終篩選出十幾萬張圖片作為訓練集，利用百度科技和海康威視AI開放平臺，用深度學習方法訓練了云狀、云量、結冰、積雪等AI識別模型，將智能識別算法融入攝像機內嵌程序，使一臺普通的攝像機搖身一變，成為能看云識天氣的智能化設備。經過現場比對試驗，它的識別準確率達到90%以上。

“天臉”識別系統的秘密就藏在一個小小的攝像頭中，它被稱為“全天空成像儀”，其功能就是一直對著天空觀測云的分布。一天24小時，一年365天，從不休息。簡單來說，就是一個小小的攝像頭通過智能算法，實現白天全天空云量和云狀的持續自動監測。攝像頭每5分鐘拍照一次，實時識別出云狀和云量，幫助氣象預報員判斷不同的天氣狀況。以某一氣象站為中心點、直徑15千米～20千米的天空，都將被這個攝像頭覆蓋。除了能對云狀和云量進行觀測，全天空成像儀還能實時觀測大氣能見度的變化，當大氣能見度低于一定程度時會實時預警。

“天臉”識別系統并不是杭州亞運氣象服務中唯一的智能元素，利用智慧城市建設中的智慧燈桿布設微型、低成本、易安裝、輕維護、便攜化的物聯網智能氣象站，共享全市監控攝像機視頻圖像來識別能見度、雨強、視程障礙現象等，也是“智能亞運”在氣象觀測上的探索。亞運氣象監測系統融合了最新的技術成果：新增的智能氣象觀測設備，布設基于人工智能視頻識別技術的“天臉”識別系統，借助智慧燈桿而搭建的氣象微站，使亞運核心區形成了智能、立體的氣象泛在感知網，為亞運會的順利舉辦保駕護航。

在馬術比賽中，人和馬都是運動員，講究“人馬合一”。馬術比賽都在露天進行，而馬這種很有靈性的動物對天氣的敏感性較高，因此比賽時的氣象條件對馬的競技狀態影響很大。氣溫很重要，天氣太冷或太熱都會讓馬感覺不適，所以高溫或低溫天氣都會影響比賽成績。同樣，雨的影響也很大。雨天路滑，泥濘的場地及雨霧對參賽選手和馬的水平發揮都有影響，一不留神就可能人仰馬翻。

為此，浙江省氣象部門專門組建了“亞運馬術氣象服務小組”來保障亞運馬術賽事的順利進行。亞運馬術比賽場館所在的桐廬縣的氣象部門，提供了場館區域近十年的氣象要素數據資料，為賽事的時間安排提供了科學的決策依據。

2023年4月，浙江省氣象部門還為馬術中心氣象站安裝了北斗應急通信系統，實現氣象數據傳輸“5G + 北斗”雙保險，能在暴風雨等極端天氣導致地面通信和移動通信斷網的情況下，仍有效保證氣象監測數據傳輸的安全和穩定，從而確保馬術賽場氣象監測數據的及時傳輸。同時，氣象數據還被接入桐廬馬術智慧場館管理系統，使場館內的溫度、濕度、氣壓等氣象數據能夠被實時查看。

亞運會馬術比賽正值9月，遇到高溫、高濕、低氣壓天氣，馬可能會“中暑”。暑熱壓力指數（簡稱WBGT指數）不僅反映高溫、日曬情況，而且反映了氣壓、濕度等對馬的影響。暑熱壓力監測儀能實時監測溫度、氣溫、濕度、風速、氣壓和輻射等6個氣象要素，進而能夠了解到馬在太陽下進行比賽時所感受到的熱壓力。

一般來說，當WBGT指數大于28時，需要對馬采取適當避暑措施；當WBGT指數大于32時，天氣不利于馬進行比賽，需要暫停比賽或對比賽時間進行調整。

除了自主研發，浙江省氣象部門還引進了北京冬奧會的先進預報技術成果，并進行本地化應用。北京冬奧會重要科技成果“睿圖臨近數值預報系統”和“睿思系統”在浙江的落地，填補了省級“百米級分辨率、分鐘級更新”實時分析和短臨預報產品的空白。

針對亞運會的一些特定賽區和項目，氣象部門還組織研發了若干新產品，例如：針對千島湖公開水域游泳項目對水溫的高敏感性，杭州市氣象局聯合市水文局建立了表層水溫（0～100厘米）的水溫預報模型；針對沙灘排球的特殊需求，寧波市氣象局利用隨機森林模型等研發了沙溫預報產品；針對亞運特定富春江賽區和亞帆賽開發了精細化、網格化水面預報產品……這些新研發的技術產品為亞運會特定項目的氣象服務保障奠定了堅實的基礎。

亞運會賽事智能氣象預報預警服務系統及其衍生的氣象服務產品，為亞運賽事提供了精密的氣象監測數據和可靠的預報預警服務。這些產品在時間上做到無縫隙，空間上達到場館、亞運村全覆蓋，短臨產品最小時間分辨率可達到分鐘級，重要場館空間分辨率精確到百米級，可以為亞運會火炬傳遞、開閉幕式等重大活動，以及競賽場館、不同賽事提供全天候的氣象保障服務。

過去人們常說“天有不測風云”，如今在系統化、智能化的氣象觀測體系下，杭州亞運會的賽場里不僅風云可測，更加精細的氣象要素也能盡在掌握之中。