【導語】6月中旬以來，北方多地遭遇持續(xù)高溫天氣，37℃以上的高溫影響面積約45萬平方公里，京津冀和山東等地有21個國家氣象站日最高氣溫突破歷史極值；南方地區(qū)大范圍強降雨持續(xù)，100毫米以上降雨覆蓋面積達20.57萬平方公里。全國各地頻繁出現(xiàn)的極端天氣讓許多人不禁憂慮：為何暑熱嚴重？高溫暴雨天氣什么時候結束？……這些問題都離不開對天氣的精準預報。

隨著我國氣象科技的發(fā)展，從陸面到海洋，從地球上到外太空，氣象衛(wèi)星、天氣雷達、自動氣象站、微波輻射計等多樣化的觀測儀器忠實記錄著全球大氣的溫度、氣壓、濕度、風，全球海洋表面溫度，兩極冰面積等數(shù)據(jù)，繪制地面、高空天氣圖和輔助圖等，這些進步讓人們可以越來越準確地預測天氣的陰晴冷暖。那么，天氣預報到底如何保證精準？這樣的預報又是如何煉成的呢？

天氣預報精準至“百米級、分鐘級”

所有對于未來天氣的預測都要從當下的天氣情況出發(fā)，準確收集當下的天氣數(shù)據(jù)是天氣預報工作的第一步。收集數(shù)據(jù)需要依賴各類氣象觀測設施，比如人們在公園、草坪等戶外場所經(jīng)常能看到的百葉箱，就是最常見的地面氣象觀測設施之一——自動氣象站。要想天氣預報準確，氣象觀測設施就要布置得足夠密集。

據(jù)國家氣象中心天氣預報技術研發(fā)室副主任曹勇介紹，僅北京便大約分布了500個自動氣象站，收集來自城市各個角落的風速、風向、空氣濕度等氣象信息。除了常見的自動氣象站，氣象觀測設施還有放飛的探空氣球、飛翔在我們頭頂上空的氣象衛(wèi)星以及部署在眾多城市的天氣雷達等。

5月23日，科考登頂隊員在珠峰海拔約8830米處維護升級自動氣象站。（圖源：新華社）

有了原始的氣象觀測數(shù)據(jù)，如何利用這些數(shù)據(jù)得出預測結果，是天氣預報中的關鍵問題?！昂茉缫郧?，我們用的是外推法，就是根據(jù)氣象演變在短時間內具有一定連續(xù)性的原則，通過把當前的天氣趨勢外延一段時間，進而得出預報結果?！辈苡卤硎?，外推法的預報精準度往往較為有限，如今要實現(xiàn)更加精確的天氣預報就要依賴超級計算機和預報模型。

目前我國能夠實現(xiàn)的氣象預報精度在部分地區(qū)可以達到公里級甚至百米級，而在時間尺度上則可以實現(xiàn)分鐘級預測?！氨热?，在2022年北京冬奧會舉辦期間，我們的氣象預報團隊可以準確給出賽場范圍內精確到分鐘級的，涵蓋氣溫、濕度、風速等關鍵信息的天氣預報?！辈苡卤硎荆獙崿F(xiàn)如此高精度的氣象預報，首先就要在監(jiān)測上下功夫：要提升監(jiān)測密度、進行加密監(jiān)測。這是精細預報的基礎，2022年北京冬奧會的三個賽區(qū)就布置了400多套氣象觀測設施。

“溫度、風速、能見度等天氣要素會影響冬奧運動項目的進行。氣象團隊利用我國自主研發(fā)的冬奧氣象百米級、分鐘級山地氣象預報技術體系，提前捕捉到了天氣變化情況，為賽事改期進行提供了科學有力的支撐?！北本┒瑠W會張家口賽區(qū)國家跳臺滑雪中心場館氣象預報組組長段宇輝說。據(jù)悉，這一技術專項已納入世界氣象組織高影響天氣預報示范項目，為國際相關技術研發(fā)和應用提供中國智慧、中國經(jīng)驗。

當然，高精度的天氣預測，絕不是重大賽事活動的專屬，它也在逐步走進你我的日常生活。智能網(wǎng)格預報，就是這樣的產(chǎn)品。過去的天氣預報產(chǎn)品主要以站點預報為主，而智能網(wǎng)格預報是將城市劃分為一個個更加細密的網(wǎng)格，每個網(wǎng)格都有單獨的天氣預報結果。當人們攜帶智能手機進入到不同網(wǎng)格時，手機便會接收到關于這一網(wǎng)格內的天氣情況，其預測精度相比過去的站點預報得到了較大程度的提升。

天氣預報越來越準背后的科技含量

要做天氣預報，首先要有觀測神器，如氣象衛(wèi)星、天氣雷達、自動氣象站等，把觀測的數(shù)據(jù)放到數(shù)值預報體系中，就像解數(shù)學題一樣，經(jīng)過復雜的計算，得出精確的答案，然后再進行發(fā)布。在觀測神器中最厲害的當屬“風云衛(wèi)星家族”。它是我國獨立自主研制的一套完整氣象衛(wèi)星系統(tǒng)。自1970年開始研制起，風云系列氣象衛(wèi)星從零起步、發(fā)展迅速，最終助力我國成為世界上少數(shù)同時擁有極軌和靜止軌道氣象衛(wèi)星的國家之一。

4月16日9時36分，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征四號乙運載火箭成功將風云三號07星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定軌道，發(fā)射任務獲得圓滿成功。（圖源：新華社）

截至目前，我國已成功發(fā)射兩代四型共20顆風云氣象衛(wèi)星。其中，風云一號和風云三號屬于極軌氣象衛(wèi)星，可以獲取全球觀測數(shù)據(jù)，是實施全球監(jiān)測的“巡邏兵”；風云二號和風云四號屬于地球靜止軌道氣象衛(wèi)星，相對地球靜止不動，可以獲取中國及周邊區(qū)域的連續(xù)動態(tài)觀測數(shù)據(jù)，是堅守崗位的“哨兵”。

除了綜合實力居先，“風云衛(wèi)星家族”在國際氣象衛(wèi)星“研制賽場”上也是能拿獎牌的實力派選手。1988年，中國第一顆極軌氣象衛(wèi)星——風云一號A星成功發(fā)射后，中國從太空獲得第一幅衛(wèi)星觀測圖，當時國際上能做氣象衛(wèi)星的國家還很少。到了1997年，中國首顆靜止軌道氣象衛(wèi)星——風云二號A星發(fā)射時，中國成為世界上少數(shù)同時擁有極軌和靜止軌道氣象衛(wèi)星的國家之一，與美國、歐洲在國際氣象觀測領域呈現(xiàn)“三足鼎立”之勢。

2016年，中國又成功發(fā)射風云四號A星，從全球氣象衛(wèi)星發(fā)展史來看，這顆衛(wèi)星具有里程碑意義，在全球首次實現(xiàn)了靜止軌道的紅外高光譜大氣探測。這顆衛(wèi)星也是中國第一顆三軸穩(wěn)定的靜止軌道定量遙感衛(wèi)星，至今僅有美國等少數(shù)國家發(fā)射了同類衛(wèi)星，它標志著中國氣象衛(wèi)星技術在國際上從“跟跑、并跑”轉向“并跑、領跑”。

接著，在2018年，中國發(fā)射風云二號H星，應世界氣象組織及亞太空間合作組織要求，風云二號H星的定點位置由原定的東經(jīng)86.5度更改為東經(jīng)79度，有效覆蓋“一帶一路”沿線國家和地區(qū)、印度洋和大多數(shù)非洲國家，成為名副其實的“一帶一路星”，為“一帶一路”沿線國家和地區(qū)貢獻“中國智慧”。

2021年，中國發(fā)射全球首顆民用黎明軌道氣象衛(wèi)星——風云三號E星，填補了全球數(shù)值天氣預報6小時同化窗內衛(wèi)星觀測資料的空白，使中國成為全球首個實現(xiàn)“黎明軌道、上午軌道、下午軌道”三星組網(wǎng)運行的國家。

2023年，“風云衛(wèi)星家族”中的第20星——風云三號G星成功發(fā)射，是繼美國、日本聯(lián)合發(fā)射專用降水測量衛(wèi)星之后國際上第三顆發(fā)射的主動降水測量衛(wèi)星，全球降水星家族首添“中國造”。自此，我國成為全球唯一同時業(yè)務運行晨昏、上午、下午和傾斜四條近地軌道氣象衛(wèi)星的國家。

風云三號G星綜合探測示意圖。（圖源：中國氣象局）

未來，風云衛(wèi)星還將進一步提升對地球大氣觀測的探測要素、靈敏度和絕對精度等。據(jù)了解，中國已啟動第三代氣象衛(wèi)星的需求論證，預計到2035年，中國新一代氣象衛(wèi)星系列將全面替代和擴展目前在役在研的風云三號、風云四號氣象衛(wèi)星，滿足區(qū)域和全球氣象災害的快速、精細監(jiān)測需求以及多尺度精準氣象預報預測需求。

氣象事業(yè)整體實力接近世界先進水平

2022年11月20日，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第二十七次締約方大會（COP27）在埃及海濱城市沙姆沙伊赫閉幕。（圖源：新華社）

我國加快科技創(chuàng)新，努力做到監(jiān)測精密、預報精準、服務精細，不斷推進氣象現(xiàn)代化建設，氣象事業(yè)整體實力接近世界先進水平，部分技術已達到世界領先水平。從防災減災到應對氣候變化，中國氣象局積極參與氣象國際治理，在國際氣象格局中的作用不斷增強。中國氣象工作者的身影活躍在國際氣象舞臺和全球各地，成為技術標準和規(guī)范制訂的參與者、全球氣象能力建設的貢獻者。

——陸?？仗煲惑w化、協(xié)同高效的精密氣象監(jiān)測系統(tǒng)加快建設。

我國目前有8顆風云氣象衛(wèi)星在軌運行，氣象衛(wèi)星體系建設在全世界名列前茅，為全球126個國家和地區(qū)提供100余種數(shù)據(jù)產(chǎn)品和服務；236部新一代天氣雷達，雷達監(jiān)測網(wǎng)規(guī)模位居世界第一；7萬多個地面自動氣象觀測站，站點數(shù)量是2012年的4.5倍，氣象觀測數(shù)據(jù)量增加5倍以上，助力地面氣象觀測業(yè)務全面進入自動化時代；7個大氣本底站、25個氣候觀象臺、120個高空氣象觀測站，讓氣象監(jiān)測網(wǎng)越織越密。

——現(xiàn)代氣象預報業(yè)務體系基本建成，天氣預報越來越精準。

高分辨率數(shù)值模式、多源融合實況分析等關鍵技術逐步完善，形成了從區(qū)域到全球、從天氣到氣候的較為完整的數(shù)值預報業(yè)務體系；自主研發(fā)的全球中期數(shù)值天氣預報系統(tǒng)，北半球可用預報時效從6.1天提高到7.8天；強對流天氣預警時間提前到40分鐘，暴雨預警信號準確率提高到90%，均創(chuàng)歷史新高。

6月23日，溫度計顯示北京室外氣溫超過40攝氏度。當日7時，北京市氣象臺發(fā)布高溫紅色預警。（圖源：新華社）

——海量氣象數(shù)據(jù)廣泛共享，惠及世界各地、各行各業(yè)。

通過國際通信系統(tǒng)穩(wěn)定收集八大類178種國際數(shù)據(jù)資源，涵蓋大氣、陸地、海洋等多圈層關鍵氣象要素；持續(xù)推進氣象數(shù)據(jù)共享，氣象數(shù)據(jù)共享服務率先向國內外開放，數(shù)據(jù)總量達67千萬億字節(jié)(PB)，年訪問量約4億人次，受益者遍布106個國家，涉及29個行業(yè)。

——積極參與全球氣候治理，貢獻中國智慧。

逾60名中國作者，20多個部門、科研機構和高?！谥袊鴼庀缶值慕M織和支持下，積極參與編寫聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第六次評估報告。參與報告作者人數(shù)居發(fā)展中國家首位。這組數(shù)字的背后，是在氣候變化科學評估領域前進的步伐中，中國對全球氣候與科技治理的深度參與。

30年來，我國共有200余人次科學家當選IPCC作者，近千名科學家參與IPCC評估報告編寫和評審。在IPCC第六次評估報告期間，中國氣象局組織動員專家數(shù)百人次進行多次政府評審，遵循平衡、科學、客觀地表述科學界研究成果的基本原則，從科學上維護了我國及發(fā)展中國家的權益，為氣候變化談判贏得了空間。

(資料來源：人民日報、央視新聞、中新網(wǎng)、科技日報、中國氣象報社)