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冬季和夏季奥运会的一个明显的区别，在于冬季赛事有许多项目是在室外尤其是山地赛场上开展。而室外赛场的气温、风力风向乃至降雪等环境条件，都会直接影响赛程安排、运动员的比赛成绩甚至是比赛安全，如果赛事期间没有充分的气象预报服务保障，比赛很难正常进行。

此前曾有专家预测，在冬奥会及冬残奥会举办期间，北京及周边地区将受大陆性冬季风主导，局部地区可能出现大风、低温、低能见度、降雪等复杂的天气条件——这给赛事的气象保障服务提出了挑战。

在这一大背景下，由我国自主研发的高精度天气预报“睿图”模式体系（RMAPS）有了用武之地。作为重要的精细化、短时临近灾害性天气预警体系，睿图所提供的天气预报产品能为强对流天气预报提供非常好的参考，帮助气象预报员及时了解并预判天气变化。

而作为睿图模式体系的一个子系统，“睿图-睿思”系统在北京冬奥会及残奥会期间将发挥重要的气象保障作用。

图注：睿图-睿思系统百米级数据在冬奥气象保障服务的两个软件平台上实时显示

图源：北京城市气象研究院

“为迎战冬奥，我们研发了包括‘睿图-睿思’‘睿图-大涡’等百米级预报技术，以及基于人工智能深加工技术的0-10天冬奥关键点位‘定时定点定量’预报，可以为本届冬奥提供平均风、阵风、温度、湿度、能见度、降水量、降水相态（雨、雪、雨夹雪）等赛事所需的关键预报产品。”北京城市气象研究院副院长陈明轩解释道。

睿图团队针对冬奥研发的技术和产品，特点就是“空间网格细、时间更新频率快、预报精准度高”。以降水预报为例，由多个子系统构成的睿图模式体系，其降水预报的核心是其中的两个子系统。其中，临近数值预报集成子系统主要关注未来2小时内天气，每10分钟更新一次，是气象预报员对雷暴等灾害性天气做出临近预警的重要参考；短期预报子系统则主要关注未来2-12小时，是短时天气预报预警的重要参考。

为了降低降水分析的系统误差，“睿图-睿思”还利用北京不同海拔高度的自动站小时雨量资料，综合分析了地形高度和降水量之间的气候统计关系，最终确定了相关的参数和计算方法，同时对自动站降水进行了地形效应校准，大大提高了复杂地形条件下对降水分析的准确度。再加上多个卫星和天气雷达等遥感观测资料的接入，该系统的预报准确率得到了大幅度的提升。

“其实，‘睿图-睿思’系统是一个多源气象数据快速集成与融合预报系统，它采用了机器学习等人工智能新技术方法，主要可形成未来24小时时段内的天气预报，即便是在复杂地形下，也能做到每10分钟更新一次。”陈明轩总结道。

图注：睿图-睿思系统百米级数据在冬奥气象保障服务的两个软件平台上实时显示

图源：北京城市气象研究院

目前，“睿图-睿思”系统在本届冬奥会1万平方公里的山地赛区范围内（包括张家口赛区和延庆赛区及其沿线区域），能够做到100米级的预报网格分辨率。“（这套系统）不仅布置在冬奥山地赛区及周边，北京城区以及近郊区地带也配备了另外一套睿思系统，后者的预报网格也能够达到百米级分辨率。”陈明轩补充道。

除了降雪和低温等因素，冬季室外项目还深受地理环境和风场条件影响，尤其是赛道突变的纵风及横风，会影响高速滑行中运动员的成绩甚至是生命安全。

“鉴于此，我们近期还研发了67米网格和22米网格的风和温度预报技术。”陈明轩透露。目前，在冬奥3个赛区6个主要场地（古杨树场馆群、云顶场馆群、国家高山滑雪中心、国家雪车雪橇中心、首钢园区、“鸟巢”），相关技术已经实现了67米网格的0-10天逐1小时预报，在跳台滑雪场和国家雪车雪橇中心则实现了22米网格的0-24小时逐10分钟预报。

图注：睿图-睿思系统百米级数据的三维可视化产品

图源：北京城市气象研究院

据了解，为了进一步满足本届冬奥会期间对阵风预报的特殊需求，研究人员通过集成创新，结合延庆、张家口赛区山地特点，在数值预报模式的基础上，利用动力降尺度手段研发了百米级睿思阵风预报技术。该技术不仅能够更直观、精细化地展现出阵风随山体的变化趋势，而且最高分辨率达67米、预报时效可达10天，可以为冬奥山地赛场任意点提供及时、精准的阵风预报。

“睿思的最大优点，就是可以让24小时时段内的预报达到很高的时空精准度，并且可以拓展预报时效到10天，对冬奥会等重大活动保障非常有用。”陈明轩说。

撰文：王雪莹

编辑：丁林

科学性审核：陈明轩 北京城市气象研究院副院长、研究员

本文来自：中国数字科技馆