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第17期 总第758期
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“一小时”知天气
作者:雷赫 

到2008年奥运会期间,气象预报要达到每小时/每公里的预报精度。换言之,在有没有降雨、风力多大、温度多高的基础之上,奥运气象服务还要清楚地预报出几点几分下雨,具体在什么位置有雨,雨量大小在几个毫米单位。

气象云图

“北京,今天夜间到明天白天,多云转小雨,偏北风2~3级,温度18~20摄氏度;明天夜间到后天白天,小雨转阵雨,偏北风4~5级,温度12~15摄氏度。”这是大家每天都会收听的日常天气预报。

然而,对于2008年奥运会来说,如此形式的天气预报是远不能满足相关赛事及奥组委要求的。因为天气变化中任何时段的温度、湿度、风向等因素都会对运动员的发挥以及成绩的测定产生不可忽视的影响,所以,奥运气象预报服务要求更加精确,更加精细。

根据奥运气象服务系统建设的要求,到2008年奥运会期间,气象预报要达到每公里、每小时的预报精度。换言之,在有没有降雨、风力多大、温度多高的基础之上,奥运气象服务还要清楚地预报出几点几分下雨,具体在什么位置有雨,雨量大小在几个毫米单位。

当然,如此高水平的预报目标需要高标准的信息化系统作为支撑。从整体奥运气象服务系统来看,处于最主要地位的是气象监测系统和计算机处理分析系统。这两个系统主要负责气象数据的收集与气象数据的分析,在大量高效的数据搜集与高性能分析计算的基础上,奥运会中的每一个场馆、每一小时、每一公里的气象变化情况都将得到准确掌握。可以说,每场奥运赛事的顺利进行以及每个运动员的顺利发挥都将得到“天时”因素的协助。

预报精度到每小时、每公里

“如果要把天气预报所精确到的地域,即计算网格的密度提高一倍的话,计算机系统的计算量就会随之提高16倍。北京的天气预报现在基本上是十几公里的网格,到2008年要精确到1公里,对计算量的需求可想而知。”国家气象中心信息技术支持中心副主任赵西峰表示。

根据近30年来北京8月8日至9月上旬的气象资料分析,奥运期间正值气象灾害易发时段,主要有三大“麻烦”:一是降雨,奥运期间平均每2~3天有一次降雨,降雨量比亚特兰大、悉尼等奥运期间多出一半;二是高温,该时段有四分之一的日子最高气温在32摄氏度以上,极端最高气温达35.7摄氏度;三是雷暴天气,平均每4天就可能发生一次。因此,2008年奥运会气象预报工作将会面临严峻挑战。

通常,对下一时刻的气象预报是基于前一时刻上大量气象数据的分析计算而得出,数据的量越大,分布面越广,计算得出的预报信息就越精确。因此,要想准确预报复杂多变的天气,气象服务系统中计算机处理分析系统的计算能力就是关键。

就在上个月,奥运气象服务工程建设项目中的主要建设内容——高性能计算机系统引进签字仪式在京举行。北京气象局将从IBM公司引进高性能计算机系统,对服务奥运的计算机处理分析系统进行再次升级。引入该高性能计算机系统后,运算浮点每秒可达9.8万亿次,明显提高了数值天气预报模式的时空分辨率和精确度,基本满足奥运期间每公里/每小时的气象预报需求。

而此前,北京市气象局已经对其计算机系统进行了两次升级。一次是1999年的时候,引进了SGI ORIGIN 2000并行计算机系统,该机采用了CC-NUMA结构,配置有24个MIPS R12000 CPU,峰值计算能力达到150亿次,预报精度处于15公里/24小时的水平;另一次是2004年的时候,再一次引进新设备升级系统,将系统的峰值计算能力提高到了3000亿次,预报精度随之也上升到了10公里/3小时的水平。

从150亿次到3000亿次,再由3000亿次到9.8万亿次,奥运气象服务工程中的计算机分析处理系统经历了三级跳,气象预报的精确水平也随之跨越了三个台阶。

天上地下齐监测

如果说平时的气象预报是基于一天提供的几组观测数据,那么在奥运期间,气象监测系统就需要每几分钟甚至每几秒钟就提供一组观测数据,只有如此频率的数据采集,才能匹配浮点运算近10万亿次的高性能计算机系统,从而精确地计算出下一时刻的气象信息。

虽然高性能的计算机系统为气象预报的精确度提供了有力基础,但是大量自动观测站网也是另外一个重要的支撑。因为输入高性能计算机系统进行分析处理的气象数据是来自大量的自动观测站网,没有高效完善的自动气象观测站网,高性能计算机系统也就面临“巧妇难为无米之炊”。

目前,北京市气象局对于监测网络的建设正处于加速进行时,北京、青岛及周边地区综合探测网40余项建设项目中的90%已经完成。如在北京和青岛及周边布设较高密度的地面自动观测系统,实施探空站时间加密观测,布设风廓线仪连续监测对流层以下风的垂直分布。另外,我国拥有极地轨道气象卫星,北京已经建成并投入使用局地警戒多普勒天气雷达,北京周遍还有由7部雷达组成的密集气象雷达监测网。

据了解,北京今年还将在全市范围内新设17个道面气象监测和预警系统,覆盖北京三环至六环各环线及部分高速公路,通过安装在地面的气象监测一起即时记录气象信息,并且每6小时通报一次,为奥运气象信息的整体预报工作提供支撑。

总之,在奥运会开幕之前,气象监测系统将会要求至少100个以上的中尺度气象站网以每15分钟一次的频率进行数据更新,雷达信息模式的基数据每6分钟进行一次体扫。

两次演练

在围绕奥运气象服务系统的各项工作紧张进行之时,中国气象局自去年就启动了奥运气象服务的演练行动,而且决定在2006年与2007年各开展一次奥运气象服务演练。一方面,可以检验奥运气象服务系统各部分的实际运转情况;另一方面,也是为了积累大型活动的操作经验,确保奥运期间气象服务的万无一失。

去年那次的演练活动分为两个阶段:第一阶段为模拟演练,包括7月8日至12日的开幕式和赛时气象服务演练;7月6日至8月8日的火炬接力气象服务演练,以及突发公共事件应急气象保障、探测设备、信息网络技术保障能力演练等内容。

第二阶段是结合奥运测试赛的实战演练,包括8月18日至31日的2006年国际帆船邀请赛,8月27日至9月5日的第11届世界女子垒球锦标赛,8月15日至20日的第11届世界青年田径锦标赛。

而今年的演练活动将主要集中在8月8日至26日的“好运北京”系列测试赛上,届时的气象预报服务将会深入到每一场比赛中。具体演练活动还包括:“2007年奥运期间气象服务模拟演练”初步测试、与北京奥组委进行INFO测试和WWRP B08FDP/RDP(短时临时预报和中尺度集合预报技术)的第二次系统测试。

现在,距离最后一次气象演练活动还有87天,希望这次演练活动能同第一次一样顺利成功;同时,距离第29届奥运会开幕还有452天,希望奥运气象服务系统的各项工作顺利进行,为即将到来的奥运会提供精确可靠的预报服务。

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