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【文/科學(xué)大院 陳可鑫】

在前兩天北京冬奧會(huì)開幕式上，相信大家和大院er一樣注意到了高山滑雪這個(gè)出現(xiàn)頻率超高的項(xiàng)目。

高山滑雪被譽(yù)為“冬奧會(huì)皇冠上的明珠”，歷來(lái)是冬奧會(huì)上最受關(guān)注的項(xiàng)目之一。每場(chǎng)比賽的賽程僅1~2分鐘，憑借“沖就完了”的比賽規(guī)則，運(yùn)動(dòng)員的瞬時(shí)速度可達(dá)每小時(shí)140公里。

但你知道嗎，能夠開啟這樣一場(chǎng)驚險(xiǎn)刺激的高速滑行比賽的，不僅僅只是裁判手中的發(fā)令槍，更關(guān)鍵的是合適的賽場(chǎng)氣象條件。一旦賽道上的風(fēng)速超過18米/秒，就必須立即停止賽事。

為了保證賽事順利進(jìn)行，這個(gè)賽區(qū)的天氣預(yù)報(bào)的精度可是高達(dá)“百米級(jí)、分鐘級(jí)”，這是個(gè)什么概念，我們又是如何做到的呢？

冬奧要辦好，氣象預(yù)報(bào)不能少

賽場(chǎng)的氣象條件是決定比賽能否順利進(jìn)行的重要因素之一。回顧以往23次冬奧會(huì)，沒有任何賽事因天氣原因推遲或取消的只有4屆，其余19屆或多或少都受到了天氣的影響。

高山滑雪賽區(qū)設(shè)于山野之中，是對(duì)氣象要求最為苛刻的賽事之一。風(fēng)、氣溫、降雪和能見度都會(huì)影響到比賽是否能夠順利進(jìn)行，因此在開賽前確保賽場(chǎng)上的氣象條件尤為關(guān)鍵。

2018冬奧會(huì)高山滑雪項(xiàng)目（圖片來(lái)源:ratiotimes，攝影：SimonBarnes）

復(fù)雜的賽道是運(yùn)動(dòng)選手需要征服的賽場(chǎng)，也是氣象服務(wù)保障的技術(shù)征程。冬奧賽區(qū)大多位于復(fù)雜山地之中，“一山有四季，十里不同天”的特性給天氣預(yù)報(bào)帶來(lái)了難題。比如有時(shí)山頂?shù)臍庀髼l件不錯(cuò)，但在半山腰處由于形成了地形云而導(dǎo)致能見度變差。

此次北京冬奧會(huì)的高山滑雪比賽場(chǎng)地位于北京延慶的國(guó)家滑雪中心，共設(shè)置了7條雪道，最大垂直落差可達(dá)900m。而海拔每下降100m，溫度就會(huì)升高0.6℃，除此之外，山地高低起伏，形態(tài)不一，使得風(fēng)場(chǎng)分布極不均勻，這些都對(duì)賽道氣象服務(wù)保障工作提出了不小的挑戰(zhàn)。為了提供安全的比賽條件，我們需要對(duì)山頂、半山腰、山腳下的天氣狀況都了如指掌。

長(zhǎng)光衛(wèi)星拍攝下的北京延慶國(guó)家高山滑雪中心（圖片來(lái)源：騰訊網(wǎng)）

提高時(shí)空分辨率，精準(zhǔn)賽區(qū)天氣預(yù)報(bào)的硬實(shí)力

在日常生活中，人們常有“天氣預(yù)報(bào)報(bào)不準(zhǔn)”的感受，這是因?yàn)橐阅壳疤鞖忸A(yù)報(bào)的時(shí)空分辨率，還難以對(duì)未來(lái)任何時(shí)間任何地點(diǎn)的天氣變化做出準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。比如，預(yù)報(bào)整個(gè)北京市第二天是否會(huì)下雨相對(duì)來(lái)說比較簡(jiǎn)單，但要精確到第二天上午8點(diǎn)北京市朝陽(yáng)區(qū)某個(gè)小區(qū)的晴雨?duì)顩r，就十分困難了。

我國(guó)業(yè)務(wù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)分辨率已經(jīng)提升至每3公里，逐小時(shí)的滾動(dòng)預(yù)報(bào)。但大氣每時(shí)每刻都在運(yùn)動(dòng)之中，天氣總是瞬息萬(wàn)變，這樣的分辨率對(duì)于一些空間尺度在3公里以下，能夠迅速變化的天氣過程也無(wú)能為力。

數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)中網(wǎng)格設(shè)置示意圖（圖片來(lái)源：TURBLI）

所以日常的天氣預(yù)報(bào)技術(shù)對(duì)于服務(wù)冬奧賽場(chǎng)來(lái)說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)榧词怪皇菎{谷中一陣短暫的山風(fēng)，都能夠?qū)Ρ荣惏踩斐蓸O大的威脅。由此可見，開展針對(duì)復(fù)雜地形的精細(xì)化預(yù)報(bào)的重要性。

2018年韓國(guó)平昌冬奧會(huì)，韓國(guó)氣象廳聯(lián)合了中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)等十多個(gè)國(guó)家的氣象部門共同參與，以此來(lái)提高比賽期間的預(yù)報(bào)服務(wù)。在平昌奧運(yùn)會(huì)期間，中國(guó)氣象局的GRAPES_3km模式、韓國(guó)氣象廳的LDAPS模式和美國(guó)宇航局的NU-WAR模式均承擔(dān)了12-24小時(shí)的短期預(yù)報(bào)并提供了實(shí)時(shí)運(yùn)行的預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品。

利用韓國(guó)平昌冬奧會(huì)中來(lái)自16個(gè)場(chǎng)館的加密數(shù)據(jù)，對(duì)GRAPES_3km模式開展偏差訂正工作，以滿足平昌冬奧會(huì)復(fù)雜地形條件下的精細(xì)預(yù)報(bào)要求。（圖片來(lái)源：張玉濤等人,2020）

早在2013年，北京提出申辦冬奧會(huì)（冬殘奧會(huì)）計(jì)劃開始，我國(guó)就開始在三大賽區(qū)布設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，研發(fā)針對(duì)山區(qū)的精細(xì)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)。在冬奧會(huì)開賽前，我國(guó)氣象部門就已經(jīng)建成了京津冀區(qū)域500m分辨率、冬奧山地賽場(chǎng)核心區(qū)域100m分辨率、逐10分鐘快速更新的中國(guó)氣象局北京快速更新循環(huán)數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)。

這套精度為“百米級(jí)、分鐘級(jí)”的預(yù)報(bào)系統(tǒng)，可以對(duì)冬奧賽區(qū)每一條賽道上，某幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)處氣象要素每10分鐘的變化做出預(yù)報(bào)?？梢哉f，這套預(yù)報(bào)系統(tǒng)是預(yù)報(bào)中心團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)報(bào)服務(wù)的“硬實(shí)力”。

延慶賽區(qū)國(guó)家高山滑雪中心賽道實(shí)時(shí)氣象要素預(yù)報(bào)點(diǎn)（圖片來(lái)源：北京2022年冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)氣象服務(wù)網(wǎng)站）