天氣預報從來不是簡單的“看云識天氣”,而是一場與自然規(guī)律的持久博弈。面對短臨強對流天氣的“猝不及防”、氣候變化帶來的極端天氣頻發(fā)等難題,氣象工作者從未停下攻堅克難的腳步。他們組建科研團隊,進行數(shù)值預報模式研發(fā),讓預報時效從小時級向分鐘級延伸;他們與陸海空天一體化觀測共同成長,讓智慧氣象服務平臺實現(xiàn)預報預警信息精準推送……這背后是他們無數(shù)個日夜的鉆研與堅守。
為了讓天氣預報更準一些,他們在平凡的崗位上書寫著不平凡的人生,為人民群眾的美好生活貢獻力量。
堅持百分百努力
天氣預報可不可以更準?
國家氣候中心首席預報員高輝的答案是:“天氣預報不可能100%準確,但我們在付出100%的努力?!?/p>
對高輝而言,這100%的努力,就藏在他密密麻麻的汛期任務表里:今年春節(jié)后即著手汛期預測,3月專題會商匯報,隨后是滾動預測會商,從南海夏季風監(jiān)測、梅雨動態(tài)到盛夏氣候趨勢,從流域汛情到臺風和極端天氣追蹤,以及重大活動保障……
節(jié)奏是跳躍的,壓力是常態(tài)的,責任更是重大的。高輝這樣描述首席預報員的工作狀態(tài):“很多時候,思維的切換必須在瞬間完成。短短一個上午,可能剛與華南的同事會商完臺風動態(tài),緊接著就要轉(zhuǎn)向華北研判高溫干旱,或是和西南的同事會商秋雨?!?/p>
而他和天氣打交道,源于一場滯留。1998年盛夏,長江流域發(fā)生罕見特大洪澇災害。高輝陪著因鐵路受損返鄉(xiāng)無望的舍友,在宿舍里聽了半個月的風雨聲?!澳菚r我就想,如果能提前一個月,甚至更早預見這種天氣形勢,大家就不會這么被動了?!北┯昝驮蚁虼皯簦舶岩粋€念頭像釘子一樣砸進了他心里——“我今后要做長期天氣預報”。
2004年,從南京信息工程大學博士畢業(yè)后,高輝如愿進入國家氣候中心氣候預測室工作。氣候預測室的使命,正是制作發(fā)布季度、年際等多個時間尺度的氣候預測產(chǎn)品,為制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃以及部署防汛抗旱、防災減災救災等決策提供科學支撐。
從副班、主班、領(lǐng)班到首席預報員,高輝一直步履匆匆、工作飽滿,肩上扛起的擔子也越來越重。2016年初,“即將迎來史上最強超級厄爾尼諾事件”的言論甚囂塵上,輿論場甚至彌漫著“長江流域可能再現(xiàn)甚至超過1998年大洪水”的恐慌。作為首席預報員,高輝必須在2月底前拿出權(quán)威預測結(jié)論,整個預測班組承受著巨大壓力。那個春節(jié)假期,他和團隊幾乎全員無休,爭分奪秒地分析研判。
“僅靠辛苦不能回答問題?!贝藭r,高輝展現(xiàn)出不同于往日的冷靜。他迅速組織團隊,從多個維度對比2016年與1998年以及其他大洪水年份的異同點,大膽跳出厄爾尼諾影響的思維定式,將視野拓展至全球氣候系統(tǒng),敏銳地捕捉到大西洋海溫的抑制作用。最終,團隊給出與實際氣候狀況高度一致的預測意見,為防汛抗旱的決策部署提供了科學依據(jù)。
還有2022年夏季極端高溫、2023年和2025年華北極端強降水……面對每一次極端天氣的“大考”,高輝始終與團隊并肩作戰(zhàn),憑借精準的研判、及時的預警和科學的應對建議,在風雨雷電中筑牢氣象防災減災的第一道防線。
點亮太空的星
從半個多世紀前“搞我們自己的氣象衛(wèi)星”的高瞻遠矚,到1988年我國第一顆極軌氣象衛(wèi)星風云一號A星發(fā)射升空,再到如今22顆風云氣象衛(wèi)星織就天基觀測網(wǎng),實現(xiàn)對臺風、寒潮、暴雨等天氣系統(tǒng)的全天候全覆蓋觀測——在這條跨越50多年的征程上,“氣象追星者”一路跋涉。
國家衛(wèi)星氣象中心正研級高級工程師漆成莉,就是其中一員。
大學四年級時,漆成莉在衛(wèi)星遙感課堂上聽老師講解氣象衛(wèi)星知識:“衛(wèi)星能夠在幾百甚至幾萬公里的高空位置穿透云層,捕捉大氣溫度濕度、監(jiān)測地表植被,哪怕是偏遠山區(qū)的旱情、海洋上的臺風雛形,都能被它清晰‘看見’?!碑敃r她心里滿是震撼:“這簡直像科幻小說里的情節(jié)?!边@一課,也為她未來的事業(yè)埋下了伏筆。
2004年,漆成莉加入國家衛(wèi)星氣象中心。彼時,正值風云三號衛(wèi)星研制初期,初生牛犢不怕虎的她,承擔起風云三號衛(wèi)星紅外分光計(IRAS)定標業(yè)務系統(tǒng)研發(fā)這一艱巨任務。
這活兒,難在無先例可依。作為我國氣象衛(wèi)星首次搭載的紅外大氣探測儀器,漆成莉的每一步都要靠自己探索與驗證;這活兒,還難在看不見、摸不著。儀器在天上,受太陽粒子、空間輻射影響,數(shù)據(jù)隨時可能變,一旦地面測試結(jié)果與太空實際運行情況出現(xiàn)偏差,就會給定標工作帶來不確定性。
漆成莉?qū)⑿l(wèi)星定標比喻成“打造一把精準刻度尺”的過程,“每一條數(shù)據(jù)都必須絕對可靠,哪怕一點點的偏差,預報出來的數(shù)值結(jié)果和重點天氣事件發(fā)生的強度與位置就不可能準確,甚至造成不可估量的嚴重后果”。
開發(fā)算法、檢驗精度、每日監(jiān)測、調(diào)整改進……自接到任務起,漆成莉在日復一日的鉆研中,從各種復雜問題里抽絲剝繭,逐一擊破。
儀器在“上天”之前,就在上海航天八院的地面實驗室進行了長達兩年的地面測試與數(shù)據(jù)分析。那段時間,漆成莉幾乎把實驗室當成了第二個家。她白天與儀器方討論數(shù)據(jù),哪個通道的響應值異常,哪個溫度點的輻射源不穩(wěn),掰開揉碎了分析;晚上回賓館繼續(xù)工作,算法模型改了又改,直到凌晨。
星光不負趕路人。2008年5月27日,風云三號A星成功發(fā)射。作為新一代極軌氣象衛(wèi)星,它具備更高精度、更強觀測能力,大幅提升了我國中長期天氣預報能力。
此后,漆成莉的腳步從未停歇。面對更高精度、更復雜衛(wèi)星儀器的地面處理系統(tǒng)研發(fā)任務,專攻紅外探測儀器定標的漆成莉又一次臨危受命,從單兵作戰(zhàn)轉(zhuǎn)向帶領(lǐng)團隊協(xié)作,組建了一支堅實的紅外高光譜定標技術(shù)攻關(guān)隊伍。她說:“天上的星星很多,我們的目標,就是要讓中國的風云衛(wèi)星更亮一些。”
2017年11月15日,風云三號D星發(fā)射。當高光譜儀器傳回數(shù)據(jù),地面系統(tǒng)生成1條1370個通道組成的紅外大氣光譜曲線,一向冷靜的漆成莉紅了眼眶。這一刻,不僅標志著我國填補了高光譜大氣探測領(lǐng)域空白,更意味著我國在世界氣象衛(wèi)星的定標與定位領(lǐng)域,取得至關(guān)重要的話語權(quán)。
攀登未知高峰
每個周一早晨,曹勇都會準時踏上從北京開往雄安新區(qū)的高鐵。
自雄安氣象人工智能創(chuàng)新研究院成立以來,他身為國家氣象中心天氣預報技術(shù)研發(fā)室主任、中國氣象局人工智能天氣預報模型重點創(chuàng)新團隊首席科學家,便與團隊成員扎根雄安,全身心投入氣象人工智能模型的研發(fā)攻堅。在未來很長一段時間,這里都將是他的主戰(zhàn)場。
2022年,人工智能技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應用進入爆發(fā)期,國內(nèi)企業(yè)與科研機構(gòu)陸續(xù)推出氣象人工智能模型。為搶抓發(fā)展機遇,在中國氣象局部署下,由當時在智能網(wǎng)格預報技術(shù)開發(fā)中身經(jīng)百戰(zhàn)的曹勇,牽頭組建人工智能天氣預報模型研發(fā)團隊。
他的目標是向著未知的高峰勇毅攀登。2023年起,曹勇帶領(lǐng)團隊與清華大學聯(lián)合開展人工智能全球中短期預報系統(tǒng)“風清”的研發(fā)。經(jīng)過一年緊張的研發(fā)、構(gòu)建與調(diào)試,2024年6月,“風清”1.0版正式發(fā)布,可自動生成0至15天、逐6小時更新、25公里分辨率的69項全球氣象預報產(chǎn)品,并逐漸拓展至多行業(yè)、多場景的氣象服務支撐。
今年7月,“風清”在華北暴雨預報服務中交出了亮眼答卷:北京、河北的降雨落區(qū)和量級預報,精準貼合天氣實況。這讓曹勇備感自豪。
2024年1月,中國氣象局與河北雄安新區(qū)管委會簽訂共建雄安氣象人工智能創(chuàng)新研究院合作備忘錄,推動構(gòu)建氣象人工智能產(chǎn)學研用一體化格局。與此同時,曹勇也接到了新任務——前往雄安,參與組建雄安研究院,牽頭人工智能天氣預報模型研發(fā)。
“當時心里激動又忐忑?!辈苡绿寡?,激動的是中國氣象局把氣象人工智能研發(fā)團隊集中到雄安,給了大家一個放開手腳打拼的舞臺;忐忑的是陌生的環(huán)境、全新的機制與快速變化的領(lǐng)域,日常工作該如何推進,都需要摸著石頭過河。
還有一個最大的挑戰(zhàn)——要做出“差異化”的人工智能模型。如今,市場上已有不少氣象人工智能模型。曹勇和團隊反復研討:“我們的模型能和它們有什么不一樣?”最終,他們確定“物理機理+數(shù)據(jù)驅(qū)動融合”的技術(shù)框架,要把氣象物理機理創(chuàng)新融入模型設計,讓人工智能不僅“知其然”,還將“知其所以然”。
“這條路很長,但只要把握好方向,一步一步走,總能看到更多風景?!辈苡抡f。在國家氣象中心和雄安氣象人工智能創(chuàng)新研究院的支持下,他期待更多人才加入團隊,期待以“風清”為核心的體系化天氣預報模型更加精準,更期待氣象人工智能技術(shù)為更多人遮風擋雨。(經(jīng)濟日報記者 郭靜原)