引領(lǐng)預(yù)報(bào)科技 建設(shè)氣象強(qiáng)國(guó)

趙麗岳

沈?qū)W順（左）和孫健作為國(guó)家卓越工程師團(tuán)隊(duì)代表領(lǐng)獎(jiǎng)。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（受訪者供圖）

工程科技的發(fā)展是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的強(qiáng)大動(dòng)力。2024年，黨中央、國(guó)務(wù)院開展“國(guó)家工程師獎(jiǎng)”評(píng)選表彰，中國(guó)氣象局地球系統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)中心（以下簡(jiǎn)稱“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)獲評(píng)首批“國(guó)家卓越工程師團(tuán)隊(duì)”稱號(hào)。近日，記者走進(jìn)中國(guó)氣象局，對(duì)話數(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)代表孫健，探尋這支團(tuán)隊(duì)的卓越之處。

自主研發(fā)? 打造氣象“中國(guó)芯”

氣象與我們的生活息息相關(guān)，日常出行、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、能源利用甚至身體健康均受氣象影響。其中最為人們熟知的當(dāng)屬天氣預(yù)報(bào)，而數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)是天氣預(yù)報(bào)的核心科技支撐。它基于大氣實(shí)際情況，通過大型計(jì)算機(jī)計(jì)算求解天氣演變的流體力學(xué)、熱力學(xué)方程組，預(yù)測(cè)未來一定時(shí)段的大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和天氣現(xiàn)象，并提供數(shù)字化的天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品，能夠極大地方便生活、輔助生產(chǎn)。

20多年前，我國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)模式需要進(jìn)一步發(fā)展之時(shí)，是引進(jìn)國(guó)外模式，還是自主研發(fā)國(guó)產(chǎn)數(shù)值預(yù)報(bào)，成為氣象工作者面臨的一道選擇題。歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心擁有世界上最先進(jìn)的數(shù)值預(yù)報(bào)模式，直接引進(jìn)省時(shí)省力，但其核心四維變分資料同化技術(shù)從不向他國(guó)公開。從三維變分同化到四維變分同化，需要加入時(shí)間維度信息，才能夠大大提升預(yù)報(bào)性能。“作為屹立東方的世界大國(guó)，中國(guó)需要自己掌握核心技術(shù)。為了不被歐美國(guó)家‘卡脖子，我們堅(jiān)持研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)值預(yù)報(bào)模式。”孫健說。

隨即，我國(guó)氣象工作者開展了自主研發(fā)數(shù)值預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)工作。把公開發(fā)表的文獻(xiàn)知識(shí)轉(zhuǎn)化為程序代碼，融合我國(guó)氣象科學(xué)家自主研發(fā)成果，從而提高數(shù)值模式在我國(guó)的預(yù)報(bào)能力，中間面臨極為復(fù)雜的過程，需要不同專業(yè)的人才發(fā)揮所長(zhǎng)，共同從零起步搭建系統(tǒng)。在缺少技術(shù)積累和知識(shí)儲(chǔ)備的情況下，團(tuán)隊(duì)成員一邊學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論、查資料讀文獻(xiàn)、請(qǐng)教專家，一邊進(jìn)行研發(fā)調(diào)試。“這是國(guó)內(nèi)第一次自主研發(fā)完整的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)，包括全球、區(qū)域模式，也包括確定性和概率預(yù)報(bào)模式，中間經(jīng)歷了各種各樣的困難，但我們一直堅(jiān)定朝著自主化的方向走。”

氣象人下定決心，便不懼風(fēng)雨兼程。夜晚，團(tuán)隊(duì)帶頭人的辦公室燈火通明，一亮就是十幾年；在業(yè)務(wù)突破的關(guān)鍵期，團(tuán)隊(duì)常常一周七天駐守辦公室，爭(zhēng)分奪秒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。秉持著科學(xué)家精神，在氣象人一步一腳印的耕耘中，國(guó)產(chǎn)數(shù)值預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)終于水到渠成。手握國(guó)產(chǎn)數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)，無懼國(guó)際環(huán)境風(fēng)云變幻，回望過去的付出與成就，孫健說：“一切都很值得。”

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在大型互聯(lián)網(wǎng)公司，一位高級(jí)程序員平均每天生產(chǎn)的代碼量為100行，而數(shù)值預(yù)報(bào)團(tuán)隊(duì)最終搭建出的數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)總代碼量超過300萬行。百萬代碼面前，是我國(guó)躋身世界預(yù)報(bào)技術(shù)主流行列，成為繼歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心、法國(guó)、英國(guó)、加拿大和日本之后，全世界第六個(gè)自主建立四維變分同化系統(tǒng)的國(guó)家和地區(qū)；而百萬代碼背后，是團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難、矢志不渝、砥礪前行，將我國(guó)氣象工作推向新高度。

成果斐然? 預(yù)報(bào)先行護(hù)平安

全球數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)平均年齡40歲，是中國(guó)氣象局?jǐn)?shù)值預(yù)報(bào)領(lǐng)域的中流砥柱，團(tuán)隊(duì)成員曾獲“全國(guó)優(yōu)秀科技工作者”“全國(guó)三八紅旗手”“全國(guó)優(yōu)秀氣象科技工作者”等榮譽(yù)稱號(hào)。今年，被授予全國(guó)首批“國(guó)家卓越工程師團(tuán)隊(duì)”稱號(hào)對(duì)他們更有特殊意義。孫健說，從觀測(cè)到預(yù)報(bào)，再到應(yīng)用和反饋，氣象工作實(shí)際上是一個(gè)巨大的工程。“卓越工程師五個(gè)字分量很重，是對(duì)我們的極大認(rèn)可，更是對(duì)氣象行業(yè)的鼓勵(lì)和支持，讓我們更加堅(jiān)定了推動(dòng)氣象事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的信心和決心。”

圖為中國(guó)氣象局全球同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)圖。

隨著我國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)正式運(yùn)行和不斷改進(jìn)升級(jí)，黨的十八大以來，北半球可用預(yù)報(bào)天數(shù)從6.1天提升到8.1天。國(guó)際上，北半球可用預(yù)報(bào)天數(shù)每提高1天，平均需要10年的時(shí)間，而我國(guó)僅用14年便將天數(shù)提升2天，大幅領(lǐng)先國(guó)際水平。短短2天的提升，對(duì)于災(zāi)害防范和應(yīng)對(duì)至關(guān)重要，在農(nóng)業(yè)、交通、能源等方面能夠大幅減少因惡劣天氣造成的損失，這也正是氣象團(tuán)隊(duì)十年如一日不停研發(fā)的意義。

除了數(shù)值預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)的成功研發(fā)，近年來，在全球模式中，我國(guó)風(fēng)云衛(wèi)星逐步取代國(guó)外衛(wèi)星監(jiān)測(cè)氣象數(shù)據(jù)；面向強(qiáng)對(duì)流預(yù)報(bào)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)冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平……這些氣象科技成果在新中國(guó)成立70周年慶祝活動(dòng)、建黨100周年慶祝活動(dòng)、北京冬奧會(huì)、冬殘奧會(huì)以及成都大運(yùn)會(huì)、杭州亞運(yùn)會(huì)等重大活動(dòng)中，均發(fā)揮了不可或缺的作用。

中國(guó)氣象局地球系統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)中心的團(tuán)隊(duì)仍在不斷壯大，新鮮血液的加入讓團(tuán)隊(duì)更有活力和干勁。孫健說：“我們對(duì)氣象事業(yè)滿懷責(zé)任和熱愛，這么多年來保持了一支非常穩(wěn)定的核心隊(duì)伍，幾乎沒有人想要離開。”未來，數(shù)值預(yù)報(bào)中心將繼續(xù)鞏固基礎(chǔ)研究，并擴(kuò)展到更多地球圈層，開展天氣氣候一體化和地球系統(tǒng)模式研究，加快提升氣象科技自主創(chuàng)新水平，為率先建成氣象強(qiáng)國(guó)貢獻(xiàn)新力量。