锚定自主创新聚力攻坚核心技术

本文转自：中国气象报

锚定自主创新聚力攻坚核心技术

区域数值天气预报重点实验室建设十周年侧记

4月14日，中国气象局区域数值天气预报重点实验室建设十周年高端论坛在“花城”广州举行。论坛汇集了众多专家学者，围绕数值天气预报关键科学问题和核心技术、大湾区区域数值天气预报模式高质量发展等进行了交流探讨。曾庆存、宋君强、陈大可和戴永久四位院士分别作学术报告。本次论坛呈现的前瞻性基础研究和引领性原创成果为华南区域数值天气预报模式研发提供了有力支撑。

广东省地处热带、亚热带季风气候区，天气复杂多变，台风、暴雨、强对流等灾害性天气连年不断，对精细化气象预报的需求日益凸显。推动高分辨率数值天气预报模式发展是方向，更是出路。十年前，区域数值天气预报重点实验室成立，为南粤气象高质量发展注入了强劲动力。

高位推动 打造创新平台硬实力

2012年12月24日，在中国科学院院士曾庆存先生倡议下，中国气象局和广东省人民政府共同成立了区域数值天气预报重点实验室，曾庆存院士亲自担任实验室的学术委员会主任。

十年来，实验室定位于应用基础研究，立足于自主核心技术，致力于发展适合华南特点的数值预报技术方案，针对业务需求，深耕区域数值预报技术，围绕模式动力框架、物理过程和资料同化开展自主研发，在三维参考大气构建、拉格朗日预估校正、高精度差分方案、雷达资料同化应用、海陆面边界层方案、对流尺度集合预报系统等方面攻坚克难，取得多项技术突破。

实验室研发建立了热带区域“9-3-1”高分辨数值预报系统，建成了我国首个1公里分辨率的业务数值预报模式。以服务为宗旨，实验室致力于为提高华南地区气象预报预警水平和优质服务能力提供技术支撑，为南海、西南太平洋和印度洋的海事问题提供服务和保障。“广东省气象部门大力推进实验室建设，从无到有、从有到优、从优到强，在打赢核心技术攻坚战中取得显著成绩，使我省气象综合实力明显增强。”广东省气象局党组书记、局长庄旭东说。

自主研发 增强模式团队内生动力

“数值天气预报模式的前期研发，受到过很多困扰的。”原中国气象局地球系统数值预报中心总工程师、研发数值天气预报系统的主创之一陈德辉研究员坦言。

2013年以来，面对“卡脖子”难题，在历届广东省气象局领导和专家的关心以及学术委员会的指导下，实验室主任冯业荣带领四支研发团队，重点开展稠密资料同化技术、热带高分辨率模式动力框架、适用于热带地区的物理过程参数化方案、面向华南的高分辨率集合预报以及热带海-气耦合模式技术等研究工作。

针对高分辨模式误差增长和稳定性问题——实验室创新性研发时变三维参考大气、高精度差分方案、预估校正积分和动力物理反馈、三维拉格朗日平流矢量投影等高精度模式动力框架关键技术，有效解决高分辨模式垂直运动和小尺度扰动急剧增长导致不稳定等问题。

针对区域模式的资料应用不足——实验室研发高时空分辨率雷达和卫星遥感资料同化、分析增量更新IAU、集合同化、三维/四维变分同化等核心技术，有效提高了模式预报初值的质量。

针对引入物理过程参数化方案不适应局地物理过程特点且核心技术自主性不足——实验室研发尺度依赖深对流参数化方案，结合云物理野外科学试验和华南海气边界层野外科学试验，发展具有华南天气与地理特点的海陆面方案和修正的边界层方案，核心技术自主性明显提高。

有力支撑 服务经济社会发展见成效

2022年，南海台风模式（CMA-TRAMS模式）提前6天准确预报首个登陆广东的台风“暹芭”在南海中部生成。“欧洲中期天气预报中心数值模式 （EC 模式） 没有报出有台风，美国国家环境预报中心预报的生成地点明显偏东。”广东省气象台首席预报员梁巧倩说。

除了在提前量上“表现出色”外，CMA-TRAMS在台风路径预报上也优于其他模式。最终，“暹芭”登陆茂名电白，与预报结论十分接近，而EC模式预报的登陆点一直是在雷州半岛。在降水预报上，广东模式预报的降水量级和降水落区均比EC等模式更优。广东3公里快速更新同化数值预报系统模式（CMA-GD模式） 多次预报达到超阈值降水，降水极值点与实况较为一致。

根据2023年第十届全国台风及海洋气象专家工作组评估结果，CMA-TRAMS模式2022全年台风路径和强度预报模式首次优于EC模式，这是历史性的进步。另外，基于CMA-GD模式研发的百米级高分辨率分钟级资料同化模式系统，为2022年北京冬奥会提供了精准的赛区气象预报。高分辨率模式也为光伏、风能等新能源企业和中国海洋石油、中国南方电网等地方重要产业建设提供了科技支撑。

“未来，数值预报发展也面临新的挑战，我们将充分利用数值预报国省合作机制、泛珠三角区域数值预报合作研发和粤港澳气象科技合作交流等机制，继续坚持核心技术自主研发，为推动热带区域数值模式高质量发展提质增效。”冯业荣说。

浩渺行无极，扬帆但信风。冯业荣表示，实验室将研发新一代“315”区域数值预报模式系统，基本实现区域数值天气预报关键核心技术自主可控。