天气，人类生产生活的重要影响因素之一。如何做到在灾害天气发生之前及早预警、准确预警，气象人一直在探索。
近日，走进厦门市海峡气象开放重点实验室，带您一起探究这个实验室为提高灾害天气预报的精细度准确率、筑牢防灾减灾第一道防线做了哪些事。
深入了解天气
灾害性天气监测预警精细到村居
天气预报、气象灾害预警等信息的发布，对于人们日常生产生活、防灾减灾等意义重大。“尽管天气预报准确率和精细程度一直在提升，但仍难以做到绝对准确。”厦门市海峡气象开放重点实验室常务副主任赵玉春告诉，天气预报常有误差，是由诸多因素叠加导致的。
“大气运动存在混沌性，这决定了大气的运动演化过程具有高度非线性，导致每场暴雨都是‘不同的’。”赵玉春说，强对流等中小尺度天气系统的预报预警尤其难，它们大多具有局地发生、范围不大、生消很快等特点。这些未知领域正是他们努力的方向。
“精准预报天气，首先要深入了解天气。”赵玉春解释，实验室所做的不是直接制作灾害天气预报，而是通过尽可能全面完整的观测，探究灾害天气演变规律，发展和完善灾害天气监测预警技术、机理模型和预报方法，从而为灾害天气预报预警业务提供科技支撑。
20年前，厦门的天气预报只有24小时的晴雨、气温等简单预报信息。如今，已经实现定时定点天气预报的制作和发布，预报产品实现逐小时滚动更新，灾害性天气监测预警精细到村居级，强降水和强对流预警发布时间平均提前50分钟以上，24小时天气预报准确率提高到88%以上，台风24小时路径预报平均误差小于60公里……
预报走向精细精准，是实验室的研究人员不断突破关键技术瓶颈的生动写照。近年来，研究人员开展针对性的外场观测试验，积累了宝贵的一手气象观测资料，在海峡区域台风、暴雨和强对流等灾害性天气形成机理及预报技术研发上取得重要进展，一个个科技成果实现转化应用。
例如，对“莫兰蒂”“杜苏芮”“海葵”等强台风、超强台风的防范，强降水、雷暴大风和冰雹等强对流天气的监测预报预警，以及各种重大社会活动的气象服务保障，背后有实验室自主研发的风云气象卫星对流云监测与评估系统、多普勒雷达三维风场反演与拼图系统发挥的积极作用。
众多观测利器
协同发力不断缩小预报误差
从厦门岛内向西远眺，蔡尖尾山上的“天语舟”雷达业务楼犹如一柄巨型古代司南悬浮于山间。顶部的圆球，是我国第一部整机国产化的S波段双偏振多普勒天气雷达。
这里是我市气象观测与预报的主要阵地，也是厦门市海峡气象开放重点实验室开展预报预警关键技术研究的众多“利器”之一。它能实现对厦门全方位覆盖，十分有利于探测天气系统的精细内部结构。
实验室气象观测研究的“利器”还有很多：气象卫星、X波段相控阵双偏振雷达、毫米波云雷达、激光气溶胶雷达、雨滴谱、风廓线仪和微波辐射计……实验室依托现有气象业务观测网，不断增设新型地基气象观测设备，更形成了遍布岛内外各区的四大综合气象观测基地。
2020年9月，实验室率先在福建省实现相控阵雷达组网观测，并牵头完成了全省首个X波段相控阵双偏振雷达组网观测试验和系统评估。从此，我市强对流、台风等灾害性天气监测预警升级为“S波段天气雷达组网监测+X波段相控阵雷达协同监测”的模式。
“X波段相控阵雷达，有力弥补了普通雷达在灾害性天气低层的观测缺陷。”实验室副研究员黄亦鹏介绍，通过在天气雷达中引入相控阵技术，并多部组网，大幅提高了雷达观测的时空分辨率。
目前，实验室已经形成了多部天气雷达组网的中尺度天气系统高时空分辨率监测系统，构建了以温度、湿度、气压、风场、水凝物和气溶胶等多条廓线探测为主体，兼顾大气成分等气象要素的综合观测系统。
天气预报是个复杂的过程，要实现更加精准的预报，除了依靠天气图、卫星云图等图像直观了解天气系统的“大势”，还要建立在对精密观测数据进行充分挖掘的基础之上。
为此，实验室围绕台风、强对流和海雾等台湾海峡区域高影响天气，运用前沿数字技术对大气环境和天气系统进行分析研判，研发基于“人工智能+气象”的本地化算法模型，实现更准确及时的预报预警。
具体来说，就是将海量的气象观测资料和数值预报信息，通过人工智能算法处理、建立预报模型，再将实时数据输入模型，计算得出一个反映真实大气发展演变的数值结果，为精细准确的预报预警提供支撑。
“利用研制的算法模型和模式做天气预报时，预报误差来源于观测的局限性和模式模型的不确定性两个方面。”黄亦鹏说，减小误差将灾害天气尽可能准确清晰地表达出来，正是研究人员不断创新探索的方向。
【名片】厦门市海峡气象开放重点实验室
厦门市海峡气象开放重点实验室依托厦门市气象台建设，2021年被确认为市重点实验室。实验室立足厦门、扎根福建、辐射台湾海峡地区、面向全国，紧跟国际灾害性天气研究前沿领域关键技术，重点解决海峡区域灾害性天气预报的主要科学问题，及监测预报预警关键技术瓶颈，为区域气象业务发展提供技术支撑，并常态化开展两岸气象交流合作。
（厦门日报 吴君宁）
