天氣是歷屆冬奧會成功舉辦的決定因素之一。北京冬奧會由於舉辦地氣候條件與往屆不同，更是面臨國際上尚未解決的氣象難點。儘管如此，冬奧氣象科技攻關團隊在國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項項目“冬奧會氣象條件預測保障關鍵技術”等項目支持下，歷經四年研發形成“冬奧智慧氣象預測保障系統”，向現代氣象預報技術的天花板發起挑戰，自主研發多項關鍵技術，有效支撐北京冬奧會對氣象保障提出的“一場一策、一項一策”的高標準要求，將客觀化、自動化的氣象預報做到了“百米級、分鐘級”。
200多名科研人員
挑戰氣象預報“天花板”
冬奧會約七成是室外項目，賽程安排、舉辦、觀賽、救援、交通、媒體轉播等諸多環節都與氣象條件密切相關。舉例來説，高山滑雪時運動員的速度最高可達140公里/小時，對賽道附近風速風向的變化非常敏感，賽道附近的能見度要求必須大於2公里；跳台滑雪要求在風力小於等於4米/秒的前提下舉行；冬季兩項和單板滑雪則要求氣温不得低於-18℃。平昌冬奧會期間，就因為天氣原因造成17項賽事調整、1項取消。
不僅如此，“冬奧會氣象條件預測保障關鍵技術”項目負責人、北京城市氣象研究院副院長陳明軒告訴北京青年報記者，從氣象的角度講，北京冬奧會是近20年來唯一一次在大陸性冬季風主導的氣候條件下舉辦的冬奧會，氣候特徵決定了氣象保障面臨的難題是山地小尺度風和温度的精密監測、精準預報，這在國際上都是尚未解決的氣象難點之一。所以北京冬奧會的氣象保障挑戰大、科技攻關難度高，很多技術可以説是從零起步。
儘管面臨巨大挑戰，北京冬奧會仍然對氣象保障服務提出了高標準要求：“一場一策”，甚至“一項一策”，需要將客觀化、自動化的預報做到“百米級、分鐘級”，為前方氣象預報團隊提供最精準、精細的氣象科技支撐產品，需要做到空間百米級網格的預報，預報時效至少需要達到10天——這樣的氣象保障服務可以説挑戰了現代氣象業務預報的天花板。
為此，在“科技冬奧”重點專項等科技項目共同支持下，北京城市氣象研究院聯合十幾家科研單位的200多名科技骨幹和預報人員，共同組成冬奧氣象科技攻關團隊，為冬奧前期籌備、為舉辦一屆安全、精彩的冬奧盛會貢獻了氣象智慧。
多項自主研發技術
打造“百米級”氣象預報
往屆冬奧會，客觀氣象預報基本以千米網格為主，時間更新頻率是半小時至1小時。在國內，目前的高精度數值天氣預報模型的網格分辨率最高是3公里，部分發達地區的網格距可達到1公里，時間更新頻率基本是1小時或3小時。而北京冬奧會高精度氣象預報的空間網格分辨率最高是67米，時間更新頻次最高是10分鐘，精細化氣象預報達到了質的飛躍。
這是冬奧氣象科技團隊歷經四年攻關的成果。團隊研發出了高精度數值天氣預報模型、多源氣象數據快速集成融合模型、大氣渦流尺度數值模擬計算模型、預報誤差人工智能訂正模型等關鍵技術方法，構建了冬奧氣象“百米級”預報技術體系，形成了冬奧高精度氣象預報系統“睿圖-睿思”，實現了冬奧山地賽場的0-10天“百米級”網格氣象預報，其中0-24小時預報更新頻率做到了10分鐘一次最新預報。“百米級”網格氣象預報的預報時間間隔也可以做到10分鐘至1小時不等。在此基礎上進一步實現了冬奧關鍵點位的0-10天定時、定點、定量氣象預報。其中，多項核心技術系自主研發，填補了國內空白。
“百米級”網格氣象預報技術和人工智能氣象預報技術在2021年“相約北京”系列冬奧測試賽期間獲得了實戰應用。特別是2021年2月份，賽區經歷了幾乎所有冬奧賽事高影響天氣，76項比賽、55項官方訓練中，由於天氣原因調整比賽8項、官方訓練4項。以冬奧最困擾的陣性大風為例，通過技術應用，三個賽區預報準確率平均提升都在10%左右，有效排除了影響運動員成績和比賽安全問題的氣象因素。
冬奧氣象科技成果
未來將繼續造福民生
經國際專家聯合推薦，“冬奧會氣象條件預測保障關鍵技術”項目目前已經納入世界氣象組織高影響天氣預報示範項目，可以為國際高影響天氣高精度預報技術研發和應用提供中國經驗。
不僅如此，在後冬奧時代，冬奧氣象科技成果及其在冬奧會的應用經驗和解決方案等，還可以在氣象預報服務精準度提升方面發揮更大效益，對新時期國家重大活動保障、大城市安全運行、災害天氣預報預警和極端災害天氣應對、城市防洪排澇、城市交通等方面會起到重要支撐作用。
例如，“百米級、分鐘級”氣象預報技術經改進後，在2021年慶祝中國共產黨成立100週年系列重大活動氣象保障中發揮了核心支撐作用。該成果還可以用於國內冰雪運動氣象保障，促進冰雪產業配套服務能力提升；可以在新型能源，特別是風能、太陽能領域獲得應用，提升新能源開發和應用的氣象服務能力，助力國家能源結構低碳化，推動“碳達峯、碳中和”目標的實現。
文/本報記者 雷嘉