“十年磨一劍!數(shù)值預(yù)報(bào)中心成立10年來，終于有了我國(guó)自主的可為全國(guó)和全世界服務(wù)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，是中國(guó)成為世界氣象中心之一的主要科技支撐。”國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者、中國(guó)科學(xué)院院士曾慶存說。

數(shù)值預(yù)報(bào)是基于數(shù)學(xué)物理學(xué)方法客觀定量計(jì)算未來天氣演變的預(yù)報(bào)技術(shù)，是業(yè)務(wù)天氣預(yù)報(bào)的支柱，準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)，離不開數(shù)值預(yù)報(bào)作為第一依據(jù)。作為氣象業(yè)務(wù)的核心科技，被譽(yù)為氣象事業(yè)的“芯片”。

時(shí)光倒回到2010年4月28日，中國(guó)氣象局?jǐn)?shù)值預(yù)報(bào)中心成立，吹響了堅(jiān)定我國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)自主研發(fā)的前進(jìn)號(hào)角。10年砥礪前行，如今我國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)不但實(shí)現(xiàn)了自主研發(fā)、應(yīng)用、改進(jìn)、發(fā)展的良性循環(huán)，而且基于自主技術(shù)，全面建立了國(guó)家級(jí)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系和實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)。

“數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，是理論，是科技，甚至是工藝，必須要靜心努力鉆研。”曾慶存強(qiáng)調(diào)。

核心技術(shù)一定要掌握在自己手里

“我國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)研發(fā)和支撐能力建設(shè)起步較晚，上世紀(jì)八十年代，我國(guó)采取了引進(jìn)國(guó)外全球數(shù)值預(yù)報(bào)核心技術(shù)建立數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)和服務(wù)體系。但自主研發(fā)中國(guó)自己的數(shù)值預(yù)報(bào)核心技術(shù)，卻是氣象人一直以來的共同愿望。” 中國(guó)氣象局?jǐn)?shù)值預(yù)報(bào)中心副主任龔建東說。

這是條曲折的路，十年如一日，集中數(shù)值預(yù)報(bào)研發(fā)和業(yè)務(wù)力量組建而成的數(shù)值預(yù)報(bào)中心團(tuán)隊(duì)，開始了艱難攻關(guān)——

2010年，GRAPES全球模式和同化的深化改進(jìn)工作全面開展。

2013年，數(shù)值預(yù)報(bào)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)入選科技部“創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”，這是我國(guó)氣象領(lǐng)域首批入選的國(guó)家級(jí)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

2014年，高分辨率資料同化與數(shù)值天氣模式被確定為國(guó)家氣象科技創(chuàng)新工程三大攻關(guān)任務(wù)之一，自主創(chuàng)新的腳步不斷加快。

2016年，GRAPES全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)正式業(yè)務(wù)化運(yùn)行并面向全國(guó)下發(fā)產(chǎn)品，這是我國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的重要標(biāo)志，也宣告我國(guó)從全球預(yù)報(bào)到區(qū)域高分辨率預(yù)報(bào)核心技術(shù)擺脫了受制于人的局面。

在龔建東心里，有兩個(gè)時(shí)刻最令他振奮——其一發(fā)生在2018年7月，帶有四維變分同化系統(tǒng)的GRAPES全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)行，中國(guó)成為繼歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心以及法國(guó)、英國(guó)、加拿大、日本之后，自主建立了氣象資料四維變分同化業(yè)務(wù)系統(tǒng)的國(guó)家。

另一個(gè)時(shí)刻也發(fā)生在2018年，當(dāng)年的11月28日，國(guó)家級(jí)完整數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系的最后一塊拼圖——GRAPES全球集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)通過業(yè)務(wù)化驗(yàn)收評(píng)審，標(biāo)志著我國(guó)建成了以自主研發(fā)的GRAPES為核心的全球、區(qū)域確定性和集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并對(duì)臺(tái)風(fēng)、環(huán)境響應(yīng)、海浪等專業(yè)模式提供支撐的完整數(shù)值天氣預(yù)報(bào)體系。

“10年不懈努力，我國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)發(fā)展方式完成了從引進(jìn)為主到自主研發(fā)為主的重大轉(zhuǎn)變，建成了高低分辨率搭配適當(dāng)、確定性和集合預(yù)報(bào)有機(jī)結(jié)合的完整自主技術(shù)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)體系。”國(guó)家氣象中心主任王建捷感嘆。

天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)能力大幅提升

“從2010年到2020年，我們的GRAPES全球數(shù)值預(yù)報(bào)可用時(shí)效從6天提高到7.5天，快于國(guó)際上先進(jìn)中心同期發(fā)展速度。”龔建東說。

以超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別登陸浙江溫嶺的臺(tái)風(fēng)“利奇馬”可謂2019年汛期的一匹“烈馬”。而在對(duì)“利奇馬”的路徑捕捉和預(yù)報(bào)中，風(fēng)云四號(hào)A星與GRAPES數(shù)值預(yù)報(bào)隔空星—地互動(dòng)，彼此成就——

數(shù)值預(yù)報(bào)中心團(tuán)隊(duì)采用GRAPES全球切線性與伴隨模式，確定未來48小時(shí)影響我國(guó)東部區(qū)域預(yù)報(bào)的觀測(cè)敏感區(qū)，設(shè)定目標(biāo)觀測(cè)區(qū)范圍，并會(huì)同國(guó)家衛(wèi)星氣象中心相關(guān)團(tuán)隊(duì)，確定目標(biāo)觀測(cè)區(qū)。隨后，風(fēng)云四號(hào)A星調(diào)整觀測(cè)方式，加密觀測(cè)得到的資料，又經(jīng)過GRAPES全球四維變分同化系統(tǒng)同化應(yīng)用，有效改善模式的初始場(chǎng)，最終提高臺(tái)風(fēng)路徑及強(qiáng)度預(yù)報(bào)的水平……

這一系列動(dòng)作只是國(guó)家級(jí)數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系面對(duì)復(fù)雜天氣過程的一次實(shí)踐。

中國(guó)工程院院士許健民表示，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家的綜合科技實(shí)力和水平。10年來，我國(guó)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率逐年提高，特別在業(yè)務(wù)天氣預(yù)報(bào)最為關(guān)注的48小時(shí)以內(nèi)時(shí)段，已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。“不久的將來，中國(guó)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)一定會(huì)和國(guó)際上最發(fā)達(dá)的國(guó)家并駕齊驅(qū)，并為國(guó)家作出更大的貢獻(xiàn)。”許健民說。(付麗麗)