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防汛救災氣象服務階段性成效系列報道⑥:
助陣防汛!這些氣象科技利器不一般

發布時間:2020年09月16日15:28 來源:中國氣象報社

  中國氣象報記者張格苗 李傲

  從多條江河同時發生流域型洪水,到頻繁襲擊東北的臺風,今年我們度過了一個不平凡的汛期。氣象部門與各地各部門一道,堅持人民至上、生命至上理念,廣大黨員干部和人民群眾上下齊心、眾志成城,取得了防汛救災階段性重大勝利。

  工欲善其事,必先利其器。勝利離不開那些經過多年攻關布局的氣象高科技手段,它們在這個特別的汛期發揮了巨大作用,成為綜合防災減災的“利器”。

  距真實的天氣再近一些

  4月1日,我國全面實現地面氣象觀測自動化。彼時,前汛期的大幕提前拉開。面對華南地區的一場場暴雨,地面氣象觀測站觀測頻次提高了4至8倍,觀測數據量增加了10倍。

  梅雨季轉眼而至。究竟會下多少雨?精確測量水汽含量很難,但利用北斗/GNSS衛星信號穿過大氣層時水汽產生的延遲效應可以實現趨勢監測。中國氣象局氣象探測中心和武漢大學、北京航空航天大學聯合研發的北斗/GNSS大氣水汽含量高精度實時監測系統派上了大用場,提前預測到水汽通過西南水汽通道源源不斷向長江中下游輸送、聚集的趨勢。

  雨不休,水高漲,江河湖泊接連告急。風云三號極軌衛星組合每天4次“巡查”我國各大江河流域和湖泊,星載合成孔徑雷達(SAR)穿透云霧,提供了最清晰的水體變化監測圖。

  在關鍵時刻發揮關鍵作用的減災“利器”,并非一日之功。氣象工作者探尋天氣的腳步,也沒有停下。

  這一年的“超長”梅雨季,既是挑戰,也是機遇。從6月15日至7月21日,中國氣象局武漢暴雨研究所聯合國內外十余家單位和高校完成10次長江中下游梅雨鋒暴雨過程聯合觀測試驗,穿云觀測了7架次、17個機時,長江中下游7個地面觀測基地同步開展聯合觀測,協同捕捉梅雨期強降水過程的相關數據。

  我們還經歷了沒有臺風的7月。8月伊始,臺風“森拉克”影響海南,我國自主研發的高空大型氣象探測無人機從海南博鰲機場起飛,歷時4小時,下投30枚探空儀,與毫米波雷達一起,對“森拉克”外圍云系進行了“CT式”立體掃描。

  要更好地認識天氣,只有離它更近一些、再近一些。

  讓探得的數據再好用一些

  夏季暴雨、冰雹擅長偷襲,須臾之間安危不同。今年汛期,四個“天”字號國家級氣象業務系統和平臺大顯身手,運用智慧化手段進行數據和產品處理、業務監測,從立體化綜合觀測到氣象預測之間的這段“路”因此大大縮短,更加通暢和智能。

  氣象觀測產品系統“天衍”實現了從做“CT”到“全息級”觀測的跨越。通過人工智能、大數據識別等技術手段,“天衍”可以對冰雹、雷暴、大風、強降水等天氣過程進行實時精準監測和預警,并改進能見度、雷電判識、臺風定位、雨滴譜等多類精細化特色產品。其中,冰雹產品命中率達95%、雷暴聚類產品成功率達90%。

  面對種類繁多的海量氣象數據,如何解決各種業務系統反復調用、存儲、傳輸帶來的冗余問題?氣象大數據云平臺“天擎”將這些數據與算法資源進行整合,并以此推進氣象業務系統轉型升級?,F在,全國已有26個?。ㄗ灾螀^、直轄市)完成“天擎”1.0版本建設,預計“天擎”今年年底將在全國范圍內實現業務試運行。

  龐大的氣象數據,如何分辨質量好壞并進行篩選?氣象觀測數據質量控制系統“天衡”可以解決這一問題。從數據獲取、質量控制、診斷勘誤到數據評估,“天衡”可實現“一張地圖看好壞”,全方位、多維度同步監控各個設備數據質量情況。從今年5月開始,與之配套的每月一次的質量例會制度啟動。

  負責監控這段路“路況”的是已亮相兩年多的綜合業務實時監控系統“天鏡”。今年的它將400余種氣象資料的傳輸情況、30余個業務系統的運行狀態、氣象云資源池的精細化監控、網絡安全的全面態勢感知等納入業務范圍,一體呈現。一旦出現問題,各類業務系統告警將以多種手段及時發布,助力應急決策指揮。

  這段“路”在氣象業務中最是“無形”,但在智慧的大數據時代又極為關鍵。

  把預報報得再精準一些

  每年年初,全國氣象和水利專家會對這一年的氣候趨勢進行預測。在今年的預測中,動力統計結合的季節氣候客觀預測系統(FODAS2.0)表現不俗,成功預測2020年夏季我國降水總體偏多,江南大部、江淮流域和北方大部地區降水偏多2到5成,部分地區偏多5成以上;長江流域、淮河流域、黃河中下游可能出現流域性洪澇災害。在FODAS2.0的背后,是多模式動力統計集成預測、相似誤差訂正、機器學習和雨型診斷預測等多種先進氣候預測方法的探索和應用。

  在降雨臨近的過程中,今年“登場”的短時臨近精細化雨量預報場技術,使降雨預報精度提高了3%至5%,洪水預報的預見期從過去的1天延長到3天。這看似不大的數字實際上是氣象工作者基于多源信息融合的雨量實況場、雷達智能外推和GRAPES-3公里模式,利用氣象水文耦合技術,又將降雨數值預報結果和洪水預報進行耦合才取得的巨大進步。

  當雨從天上落下,將精細化的降水預報與洪水預報結合起來,便成為政府和公眾最關心,同時也是氣象預報著力攻關的科學問題。

  基于智能網格降水預報,中央氣象臺發展全國分布式水文氣象預報模型,力圖實現流域面雨量精準預報,以及中小河流洪水、山洪與地質災害氣象風險預警。目前,該模型可以實現逐3、6、12、24小時任意流域面雨量預報,并耦合中央氣象臺高分辨率分布式水文模型,實現流域暴雨洪災的氣象風險預報與預評估。

  地處長江之畔的武漢暴雨所則在地理信息系統技術支持下,以實時水文氣象監測網、定量降雨估算、定量降雨預報、實時洪水預報技術為基礎,研發了流域水文氣象實時預報系統,并在三峽水庫、洞庭湖、嘉陵江、烏江、漢江丹江口、清江水布埡、漳河水庫等地應用,取得了很好效果。

  面對1998年以來最嚴重的汛情,在氣象監測預報服務的全鏈條上,氣象工作者注入心血、智慧,閃耀著時代之光的科技“利器”經受住考驗,成為今年防汛救災的好幫手。

  (責任編輯:張娟)

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