“十年磨一剑!数值预报中心成立10年来,终于有了我国自主的可为全国和全世界服务的数值天气预报业务系统,是中国成为世界气象中心之一的主要科技支撑。”国家最高科学技术奖获得者、中国科学院院士曾庆存说。

数值预报是基于数学物理学方法客观定量计算未来天气演变的预报技术,是业务天气预报的支柱,准确的天气预报,离不开数值预报作为第一依据。作为气象业务的核心科技,被誉为气象事业的“芯片”。

时光倒回到2010年4月28日,中国气象局数值预报中心成立,吹响了坚定我国数值预报自主研发的前进号角。10年砥砺前行,如今我国数值预报不但实现了自主研发、应用、改进、发展的良性循环,而且基于自主技术,全面建立了国家级数值天气预报业务体系和实现应用服务。

“数值天气预报,是理论,是科技,甚至是工艺,必须要静心努力钻研。”曾庆存强调。

核心技术一定要掌握在自己手里

“我国数值预报业务系统研发和支撑能力建设起步较晚,上世纪八十年代,我国采取了引进国外全球数值预报核心技术建立数值预报业务和服务体系。但自主研发中国自己的数值预报核心技术,却是气象人一直以来的共同愿望。”中国气象局数值预报中心副主任龚建东说。

这是条曲折的路,十年如一日,集中数值预报研发和业务力量组建而成的数值预报中心团队,开始了艰难攻关——

2010年,GRAPES全球模式和同化的深化改进工作全面开展。

2013年,数值预报创新团队入选科技部“创新人才推进计划重点领域创新团队”,这是我国气象领域首批入选的国家级科技创新团队。

2014年,高分辨率资料同化与数值天气模式被确定为国家气象科技创新工程三大攻关任务之一,自主创新的脚步不断加快。

2016年,GRAPES全球预报系统正式业务化运行并面向全国下发产品,这是我国数值预报核心技术实现国产化的重要标志,也宣告我国从全球预报到区域高分辨率预报核心技术摆脱了受制于人的局面。

在龚建东心里,有两个时刻最令他振奋——其一发生在2018年7月,带有四维变分同化系统的GRAPES全球预报系统实现业务运行,中国成为继欧洲中期天气预报中心以及法国、英国、加拿大、日本之后,自主建立了气象资料四维变分同化业务系统的国家。

另一个时刻也发生在2018年,当年的11月28日,国家级完整数值预报业务体系的最后一块拼图——GRAPES全球集合预报系统通过业务化验收评审,标志着我国建成了以自主研发的GRAPES为核心的全球、区域确定性和集合预报系统,并对台风、环境响应、海浪等专业模式提供支撑的完整数值天气预报体系。

“10年不懈努力,我国数值预报业务发展方式完成了从引进为主到自主研发为主的重大转变,建成了高低分辨率搭配适当、确定性和集合预报有机结合的完整自主技术的数值天气预报体系。”国家气象中心主任王建捷感叹。

天气预报业务能力大幅提升

“从2010年到2020年,我们的GRAPES全球数值预报可用时效从6天提高到7。5天,快于国际上先进中心同期发展速度。”龚建东说。

以超强台风级别登陆浙江温岭的台风“利奇马”可谓2019年汛期的一匹“烈马”。而在对“利奇马”的路径捕捉和预报中,风云四号A星与GRAPES数值预报隔空星—地互动,彼此成就——

数值预报中心团队采用GRAPES全球切线性与伴随模式,确定未来48小时影响我国东部区域预报的观测敏感区,设定目标观测区范围,并会同国家卫星气象中心相关团队,确定目标观测区。随后,风云四号A星调整观测方式,加密观测得到的资料,又经过GRAPES全球四维变分同化系统同化应用,有效改善模式的初始场,最终提高台风路径及强度预报的水平……

这一系列动作只是国家级数值预报业务体系面对复杂天气过程的一次实践。

中国工程院院士许健民表示,数值天气预报在一定程度上反映了一个国家的综合科技实力和水平。10年来,我国预报准确率逐年提高,特别在业务天气预报最为关注的48小时以内时段,已达到国际先进水平。“不久的将来,中国的数值天气预报一定会和国际上最发达的国家并驾齐驱,并为国家作出更大的贡献。”许健民说。