数据|气象万千尽收“眼”底（开卷知新）预报|保障|冬奥会|北京|方程组-四川龙网

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北京冬奥会日前圆满落下帷幕。当人们还在回味这届简约、安全、精彩的体育盛会时，北京冬残奥会即将开幕。赛场上，冰雪健儿不断超越自我；赛场外，各个方面的工作人员辛勤付出，保障赛事顺利进行。这其中，就包括精确全面的天气预报。
相比夏季奥运会，冬季奥运会有更多的比赛项目在户外举行，所以受天气影响更大。降雪、气温、风向、风速、能见度等气象要素，与赛程安排、比赛成绩特别是运动员的生命安全密切相关。比如比赛期间气温以-12°C—2°C为宜，风力不超过2—3级为宜，能见度大于2公里为最佳。不同比赛项目对气象条件要求也不同，如高山滑雪要求5分钟平均风速小于10米/秒，而跳台滑雪则要求瞬时风速小于3米/秒。此外，北京冬奥会是首次在大陆性季风气候条件下举办的冬奥会，特别是山地环境更要面临“一天变四季”“十里不同天”的复杂情况。在此前历届冬奥会中，有19届曾因为气象条件不达标而推迟、延期甚至取消相关比赛项目。
冬奥会气象保障，特别是精细化的局地天气预报极具挑战性。北京冬奥会做到了“百米级、分钟级”预报：空间覆盖冬奥赛区百米网格，每隔10分钟更新。比如高山滑雪赛道区域横跨2.5公里，起终点直线距离约2.25公里，海拔落差近1000米，预报员需对这个范围内的风速、风向、温度进行非常精准的气象预报服务。北京冬奥会期间，经历了晴天、下雪、大风等不同天气。例如2月6日，原定于11时开始的高山滑雪男子滑降比赛就在天气预报的引导下多次推迟，延期至7日12时。精准的气象预报保障了比赛的安全进行。
在我国气象科技人员努力下，冬奥会气象预报准确可靠，获得国际奥委会和运动员高度认可。不仅是冬奥会的精细化天气预报，近些年来我国天气预报准确率不断提升，这都离不开数值天气预报这一技术。
数值天气预报，让天气预报定量、客观、快速
数值天气预报是指根据大气实际情况，在一定的初始和边界条件下，通过大型高速计算机作数值计算，求解描写天气演变过程的流体力学和热力学方程组，以此预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象的方法。这一方法将描写大气运动的数学物理方程组、计算机等新技术和人类经验融在一起形成合力，实现“1+1+1＞3”的效果。如今，应用数值天气预报技术，天气预报业务可从初始时刻起，预报未来最长达7天的天气（即中期天气预报）。
过去人们观天，目见风起云涌、云收雨散，积累一定经验后，可知道一地某些天气变化规律，从而进行预测。自古以来，就有“朝霞不出门，晚霞行千里”等谚语。最著名的例子，《三国演义》中诸葛亮巧借东风，其实就利用了长江中下游地区冬季也有可能刮东风的经验。及至上世纪，人们发明并应用气象仪器定量测量大气状态变量，汇总各地气象观测数据绘成天气图，掌握天气的三维空间结构。由此，人们发现了天气系统，并可以预报天气系统的移动和强度变化。这是上世纪80年代以前的主要方法，弊端是较为依赖预报员个人经验和主观判断。
和经验气象预报相比，数值天气预报有定量、客观、快速的优势，是一次巨大飞跃。方程、计算机、数据是其三大要素。正如牛顿用数学模型将物理现象上升为科学理论，数值天气预报用流体力学的数学物理方程定量预测天气，比耳目所感、经验积累更准确、更具规律性。不过，相关方程非常复杂，计算量巨大，需要使用计算机才能快速预测天气。比如暴雨将至，若是人工计算，可能还没算出结果雨就停了。所以，各国大多将超级计算机应用于天气预报，将此作为考核其计算能力的重要指标。数据来源主要是气象监测系统，除台站观测数据外，现今主要是气象卫星和雷达遥感数据，数值天气预报要将这些数据汇集在一起作为初始条件。在特定地区还得考虑该地区的边界条件，尤其是地形、地面情况。比如预报某河流附近天气，就得考虑地形甚至融入上游数据，在沿海地区还得考虑海洋的影响。如广东省数值预报中心利用高分辨台风数值模式和风云卫星实时跟踪观测等先进技术，提前5—6天准确预报出2021年第22号超强台风“雷伊”的“西行—北翘—东折”复杂移动路径，为灾害天气下的社会安全保障提供有力科学支撑。

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