由国际雪联主办，中国滑雪协会、北京市体育局和北京市石景山区人民政府共同承办的2023/2024赛季国际雪联单板即自由式滑雪大跳台世界杯于今日在首钢滑雪大跳台——“雪飞天”举行。

这次赛事是国际雪联首次在北京冬奥会比赛场地举办的高规模赛事。每年，我国都要承办国际上大大小小的各种体育赛事活动。如何让大型运动会碰上好天气，确保顺利举行？背后的这些“黑科技”估计很多人都不知道。

如何制作精准天气预报？

制作天气预报，先通过各种监测信息了解到当前天气的现状，然后应用我们的数值天气预报等产品，结合预报员的主观经验做出未来几十分钟甚至于一年的气候预测。

气象监测。主要靠地面自动气象站等监测设备，还有天气雷达、空中风云气象卫星等。目前我国已经形成了全天候的地基、空基、天基立体多要素监测网络，为气象高质量发展打下了坚实基础。

预报员的经验。大家知道《三国演义》里面，诸葛亮巧借东风的故事，其实就是诸葛亮充分利用赤壁一带先人经验制作的一次精准预报。

按照现代天气学解释，就是冬季大陆高压经过赤壁地区时，赤壁地区受其影响，晚上大雾，白天晴好。当此高压移到赤壁地区以东时，赤壁地区在其影响下，盛行东南风。东风也就“借”来了。

这也说明预报的经验对于预报非常重要，也是凸显了预报员的重要性。

即使在现在，预报员不仅要看各类客观预报产品，还要分析不同预报产品的差异，通过综合研判制作比较精细精准的预报。可以说现在天气预报经验的信息量非常大，需要不断地去总结、去提炼，然后凝练出最为精准、精确的天气预报信息。

数值天气预报产品。数值天气预报是现代气象学最为革命的技术。根据物理学原理，也就是大气动力学，建立描述天气演变过程的方程组，或者数学模型，输入大气观测资料，用我们的高性能电子计算机作数值求解，来预测未来天气的演变。

2001年开始，中国气象局联合多家单位，自主研究并初步建立了新一代多尺度通用资料同化和数值天气预报系统。

2021年9月30日，中国气象局成立了地球系统数值预报中心。到目前为止，我国已经基本建成空间网格达到12.5公里的全球数值天气预报模式和四维变分同化系统，并构建了从全球到区域的一体化的数值预报业务体系。

当前，我们国家的天气预报跟发达国家还存在一定的差距，但是我们已经在迎头追赶。相信未来我们会越来越好，达到更高水平。

冬奥会的气象服务之难

以2022年北京冬奥会为例，需要做到“百米级、分钟级”天气预报，这就远远超出国际最先进数值天气预报技术所能达到的能力。

众所周知，冬奥会大约有70%的项目都是雪上项目，而且都在室外地形比较复杂的山区举办，气象条件非常复杂。可以说是“百米不同天”。

大家熟知的高山滑雪、高山滑降项目，虽然精彩，我们很多人都喜欢看，但是运动员从山顶滑到山脚，最快的速度可以达到140公里每小时，风速、风向稍有变化，都会对运动员下滑过程中身体姿态、平衡等产生巨大影响。不仅关乎到比赛成绩，甚至关乎到运动员的生命安全。

高山项目当中，阵风超过8级就必须终止。跳台滑雪比赛，运动员飞行过程中空中姿态控制和人身安全也跟不同高度、风速、风向有很大关系。风力过大，会影响运动员空中飞行姿态、着陆动作和比赛成绩，甚至会对运动员的安全造成威胁。跳台滑雪的阵风风速一般不能超过4米每秒。

再比如“冬季两项”，是一项集越野滑雪和射击于一身的比赛。该项目主要关注的是温度和雪温：温度一旦低于零下20度，运动员在户外超过半个小时，裸露的皮肤就有冻伤风险。所以，温度若低于零下20度，比赛就要叫停；如果低于零下15度，那么就由国际仲裁委员会商定比赛是否要进行调整，或者推迟。

可见，每个项目对于气象条件的关注点都有区别。必须针对不同场次和项目，提供“一场一策”甚至“一项一策”精准的气象预报服务。

何以克服冬奥预报大考？

面对这一世界性的预报难题，气象部门知难而进，建设成了“三维、秒级、多要素”气象观测监测体系，开展了一系列的加密观测试验研究，为比赛正常举行提供好服务。

获取观测数据，建立气象观测体系。克服赛场，特别是山地赛场“无路、无电、无通信”等困难，在北京及周边新建和改造各类探测设施140多套，开展“三维、秒级、多要素”立体靶向协同天气监测和冬季中、小、微尺度三维气象观测试验以及数据分析研究，首次实现赛道“秒级风”监测。

整座大山中，都有了我们的“气象哨兵”。当风吹起来的时候，雪花飘落，无论什么气象要素，在任何时间有任何动向，都逃不过气象观测设施的“火眼金睛”。

基于观测体系各类数据支撑。我们利用人工智能等现代技术，结合最新研发的高精度数值天气预报模式，以及包括人工智能在内的多项客观算法，首次实现了“百米级、分钟级”天气预报。

“百米级”是一个空间概念，“分钟级”是一个时间概念。可以这样比喻，就像地球上的经纬网格一样，对于冬奥的延庆赛区、张家口赛区以及北京赛区这些在气象预报中尺度非常小的区域，我们要将其时空分解成100米×100米的网格，将时间预报更新频次做到10分钟做一次0到24小时的预报。也就是说，在空间上，每隔100米就有一个预报数据；在时间上，每隔10分钟就更新一组预报。

整个赛区都被划分成了细小的网格，每个网格点都有气象要素的预报。作个对比，才能让大家看到我们走出多远：其实，往届冬奥会的客观气象预报基本都是停留在千米，就是一公里网格尺度，时间更新频率为半小时至1小时。而我们做到了10分钟更新一次100米网格的尺度，所以说，北京冬奥会在冬奥历史上首次实现了“百米级、分钟级”天气预报。

这里可能有人要问，为什么我们不使用传统的数值预报技术，这是因为当前数值预报技术只能做到公里尺度，它的很多物理参数化方案存在很多不确定性，这也是一个世界难题。

我们需要在原有的数值预报的基础上，做到百米级、分钟级的天气预报。鉴于此，气象人加大科学试验、积极探索利用人工智能方法，结合数值模拟，开展相关研究和建模。

经过近4年的攻关，我们构建了冬奥气象“百米级、分钟级”预报技术体系，填补了国内多项预报技术空白，核心技术完全自主可控。

另外，往届冬奥会对天气预报的时长一般为5天，而北京冬奥会，按照冬奥组委的要求，需要做到未来10天的预报，可说是难上加难。为了实现如此长时效的复杂山地精准天气预报，我们首次尝试将大涡数值模拟这一先进技术应用于冬奥气象预报，实现了67米网格的大涡数值预报，做到了每日可以更新两次，每次做未来1天—10天的预报，将1天—10天预报也做到了“百米级”，为预报员提前正确研判赛区天气提供了重要参考。

宗合