气象预报系统

气象预报系统
气象成就⑦
党的十八大以来，在党中央、国务院的坚强领导下，现代气象预报业务体系基本建立，气象预报事业进入高质量发展阶段，气象服务国家重大战略、经济社会发展、人民福祉福祉的能力显著提升。

以预报精准为龙头，坚持将预报精准放在气象业务链条中的核心位置，带动监测精密和服务精细发展，推进观测预报服务业务共融互通，是中国气象局常抓不懈、在实践中不断深化发展的工作理念。

党的十八大以来，我国精细化预报实现0天至30天无缝隙网格-站点预报一体化，全球范围0天至10天10公里网格预报及1万多城市的逐3小时预报。

基于“云+端”的气象业务技术体制重点改革逐步展开，以智能网格预报为代表的现代气象预报业务体系基本建立，以高分辨率数值模式、多源融合实况分析等关键技术为代表的客观化精准化技术体系逐步完善，气象预报业务整体实力接近同期世界先进水平，初步具备全球监测、全球预报、全球服务能力。

十年来，气象预报预测准确率稳步提升。

暴雨预警准确率达89%，强对流天气预警时间提前至38分钟，均创历史新高；台风路径预报24小时误差为65公里，稳居国际先进行列。

预报准确率提升的背后，是气象预报预测关键核心技术的“井喷式”突破——
锚定“地球系统框架”发展数值预报，构建短临、短期、中期、长期、延伸期-次季节、季节-年际、年代际无缝隙天气气候预报预测模式体系；自主研发应用四维变分同化系统，推动
我国数值预报同化技术迈入国际前列，成为国际上少数具有研制四维变分同化能力的国家之一；实现第三代气候模式预测业务系统次季节-季节-年际尺度气候预测一体化，预测性能达到国际先进水平；推进中国气象局数值预报业务系统精细化发展，实现全球同化预报系统25公里分辨率、可用预报时长10天，区域同化预报系统3公里分辨率，全球气候预测系统45公里分辨率；发展1公里快速循环更新同化预报系统，为北京冬奥会“百米级、分钟级”天气预报服务提供有力支撑。

建设智能网格预报技术和产品体系，通过分钟级滚动外推临近预报技术、高分辨率模式的短时释用预报、多尺度模式短期综合集成、基于集合预报的神经网络延伸期预报等技术研发，结合大数据、人工智能等新技术，推进我国天气预报业务逐步从站点-落区向数字-格点转变；推进降水、温度等气象要素网格预报产品业务稳定运行，实现国内5公里分辨率24小时逐小时预报、1天至10天逐3小时预报、11天至30天逐24小时预报，全球范围0至10天10公里网格预报及1万多城市的逐3小时预报；建立智能网格气候预测业务，研发延伸期（15天至30天）每日滚动更新的主要环流和要素格点化预测产品等。

关键核心技术的突破，为推进气象预报预测业务高质量发展夯实了基础——
围绕强基础、补短板，中国气象局先后出台了强对流(强风)、龙卷风监测预报预警能力、流域气象保障能力、西南和东北地区业务和科研能力提升等十余项专项工作方案。

着力解决制约精准预报能力提升的关键问题，实现重点突破，带动全局发展。

突出目标导向、需求导向，中国气象局于2021年首次面向公众常态化发布气候趋势预测产品，让气候预测信息惠及百姓生
产生活；持续推动传统天气预报向影响预报和风险预警转变，开展面向灾害的气候预测业务；促进预报准确率与提前量科学有效兼顾，推进预警信号阈值调整和属地化发布；持续拓展空间天气业务，形成监测预报服务三位一体的业务体系，中俄联合体全球空间天气中心正式挂牌运行，为空间天气业务在服务、履行国际义务上开启了新篇章。

（谷星月）
气象成就⑧气象预报篇
预报准确率精细度稳步提升
党的十八大以来，我国天气预报准确率和精细度持续提升，初步建成无缝隙智能网格预报产品体系，实现从站点、落区预报到数字格点预报的跨越，具备全球10天逐3小时10公里分辨率、全国24小时内逐小时5公里分辨率智能网格预报能力，可发布逐3小时滚动更新的强对流客观预报指导产品，台风路径预报等多项气象预报能力达世界先进水平。

从站点到格点——
初步建立无缝隙智能网格预报产品体系
从前，人们时常调侃，天气预报中的局部地区是一个神秘的地区，没人知道它在哪里。

而现在通过智能网格预报，气象预报已经可以精细到乡镇（街道），甚至社区。

在北京2022年冬奥会气象保障服务中，气象部门构建了冬奥气象“百米级”预报技术体系，实现了冬奥山地赛场的0至10天“百米级”网格气象预报，以及冬奥关键点位0至10天定时、定点、定量气象预报，为保障赛事运行提供了有力支撑。

这些都与我国大力发展的智能电网预测密切相关。

2014年以来，在中国气象局的统筹规划和推动下，我国初步建立了较为完善的智能电网预报技术、业务和产品体系。

从2400多个县级站的城镇预报开始，现代气象服务逐渐从全国10公里发展
到5公里，从常规要素发展到包括灾害天气和环境要素在内的所有要素，从短期发展到覆盖短期临近和延长时期的无缝空间，从中国发展到全球拓展。

初步建立了分钟级滚动逼近预报、逐时更新短期预报、定时中短期预报和日延长期预报的业务系统。

截至目前，我国基本实现预报业务产品从离散站点或落区到数字格点的转变，形成全国5公里分辨率0—30天的逐1小时/3小时/12小时、全球10公里分辨率0—10天逐3小时的预报产品体系，建成国省共织一张“网”的业务流程。

各地根据实际也打造了深具特色的智能网格预报产品。

如陕西省气象局研发的适合本地实际的精细化智能网格气象要素客观预报方法及协同订正技术，建成具有陕西特色和自主知识产权的智能网格预报业务系统，推出系列高精细度、高准确率的智能网格预报客观产品，整体构成陕西“秦智”系统。

1月14日，冬奥北京气象中心北京城区预报服务组成员讨论冬奥开幕式演练期间天气。

图/文叶芳璐
与灾害赛跑——
啃下强对流天气预报这个“硬骨头”
今年7月20日，江苏多地出现龙卷风。

中央气象台提前两天提醒有关部门和社会公众关注，并在20日当天早间全国天气会商中进行了细致分析，多渠道提示防范龙卷风。

龙卷风、冰雹、短时强降雨等强对流天气时空尺度小、发生突然、变化剧烈，极易造成严重灾害，对其发生发展的监测预报预警以及活动规律和机理的认识，一直以来是国际气象界面临的挑战性难题之一。

10年来，气象部门大力推进强对流天气的短期、短时临近预报预警能力建设，全力啃下强对流天气预报这个“硬骨头”。

近年来，气象部门加强新资料、新技术实战应用，依托多源观测资料综合分析技术和高分辨率数值模式产品，中央气象台建立了高频滚动的0—12小时主客观短临预报业务技术体系，并联合地方气象台共同形成覆盖0—3天的无缝隙短临短期预报预警业务。

从2021年开始，中央气象台基于多尺度变幅光流临近预报技术等构建快速滚动临近短时降水精细化预报，实现降水0—2小时逐10分钟精细化预报，各量级准确率明显优于持续性基准预报，提升幅度达5%—12%。

特别是在今年以来，针对龙卷风等极端灾害天气过程的预报预警业务能力建设取得新突破，中央气象台目前已初步建成包括基于全球模式的2—3天龙卷潜势预报、基于对流可分辨数值模式的2—6小时龙卷短时预报、基于雷达等多源资料的龙卷识别与外推预警以及龙卷灾调核查制度在内的龙卷风全流程监视与预报预警技术体系。

在推进“上下联通、左右贯通”的新型气象业务建设方面，2022年中央气象台联合国家气象信息中心，与河北、河南、四川、山东、北京等试点省份开展国省协同短临预报业务试验，积极探索与打造以中国气象局短临预报业务系统（SWAN 3.0）为载体，“直连互通、循环闭合”的新型短临业务流程。

而在地方，龙卷风预报预警能力也在不断提升。

作为国内首个专门研究龙卷风的科研机构——广东省佛山市龙卷风研究中心，在全国率先成功发布专门龙卷风预警，建立国内第一套最详细龙卷风灾情调查数据库，并建成省内首个面向铁皮屋和工棚的灾害天气预警信息靶向发布系统。

5月9日，中央气象台针对粤港澳地区即将出现的强降水天气组织专题会商。

图/文庄白羽
从追赶到超越——
台风预报能力已达世界先进水平
我国是世界上受台风影响最严重的国家之一。

党的十八大以来，我国台风监测分析业务实现由定性分析向定量分析的转变，台风预报业务实现由主观经验方法为主向客观预报方法为主的重大技术转变。

2017年到2021年，中央气象台24—120小时西北太平洋和南海台风路径预报平均误差分别为73公里、129公里、196公里、260公里、342公里，预报能力优于美国联合台风警报中心和日本气象厅，达到世界先进水平。

随着全球热带气旋预报业务逐步拓展，我国先后开展了北印度洋热带气旋预报业务、北大西洋和西南印度洋高影响热带气旋预报业务试验。

去年9月，我国自主研发的全球同化预报系统实现版本升级，标志着我国已具备全球范围内热带气旋的预报能力。

实现全球预报的不仅仅是台风，还有高温、寒潮等高影响天气。

目前，气象部门已具备覆盖六大洲（除南极洲以外）的降水及相态落区预报，全球智能网格降水（含相态）、气温等要素预报，全球1万多个城市气象要素客观精细化预报，全球灾害性天气综合预警，全球重大灾害性及高影响天气监测分析，全球重大活动天气服务保障等全链条全球监测预报服务能力，定期提供全球天气公报、全球及“一带一路”243个重点城市当地时间的未来5天逐12小时预报，全球灾害性天气监测月报、季报及年报和全球灾害及高影响天气分析报告等产品。

依托这些产品，包括中欧班列运输、海外企业运行等，都有了更好的天气保障。

（：张明禄许映龙、孟庆涛、刘嘉慧敏、陈献朝、屈静玄、李兆明对本文有贡献）
气象成就⑨ 气候预测篇
完善自主模式摸准气候“脉搏”
在全球变暖的背景下，干旱、暴雨等极端天气气候事件频发，百姓生产生活对长期气候预测的需求越来越大。

党的十八大以来，气象部门不断发展气候预测核心技术，研发改进气候模式，提高预测准确率，为防灾减灾、农业生产等提供决策依据。

完善监测业务全力捕捉多圈层变化
今年4月，我国第二年面向公众发布汛期气候预测结果，“今年汛期（5月至9月），我国气候状况总体为一般到偏差，旱涝并重，区域性、阶段性旱涝灾害明显，极端天气气候事件偏多……”
同样的气候预测信息，在国务院、国家防总部署防汛抗旱工作时，都是决策的重要参考。

通过数年的努力，我国气候系统模式不断完善，气候预测准确率评分超过70分，较过去10年提升近5%。

气候预测不是预测具体某一天的天气，而是预测一段时间的气候条件，比如春耕时节会不会干旱？夏季平均降水量是比常年多还是少？冬季会出现极端寒潮事件吗？这些都是气候预测需要回答的问题。

但是，回答这样的问题并不容易。

气候预测一直被认为是世界性的科学难题。

困难之一是需要庞大的数据，从北极海冰、海洋温度到陆地积雪数据，甚至是太阳黑子活动数据。

为此，气象部门不断完善全球气象要素监测业务，研发全球大气环流、海洋和陆面要素等监测产品。

开展全球大气环流和亚洲季风监测，包括海平面气压、风场、东亚夏季风、印度季风、澳大利亚季风监测等；开展全球及关键海区海表温度和次表层海温监测，海-气系统监测和厄尔尼诺/南方涛动（ENSO）动力学变量诊断、ENSO事件的气候影响分析等监测；开展北
半球和欧亚积雪日数及距平，北半球、欧亚及各关键区积雪面积，南北极海冰密集度及北极关键海域海冰密集度等监测。

发展气候模式不断提高预测准确率
获取了重要观测数据后，就进入到最为关键的一步——建立气候模式。

模式预测是气候预测的核心技术，升级气候预测数值模式是提升气候预测能力的关键。

气象工，已为发展独立自主的气候预测模式付出了数十年努力。

2010年至2014年，中国气象局成功研制出我国新一代全球高分辨率海-陆-冰-气多圈层耦合的气候系统模式（BCC_CSM），能够预测全球大气环流，并对降水、气温等要素进行预测，是第二代动力气候模式业务预测系统的核心。

2020年11月，我国第三代气候模式准业务化运行。

“整体性能同类先进，部分性能并跑世界先进水平”，这是评审专家组的权威评价。

基于BCC_CSM2.0模式的新一代南方涛动（ENSO）监测、分析和预测业务系统，能提前6个月对厄尔尼诺/拉尼娜做出较为准确的预测。

2017年5月，该系统的厄尔尼诺/拉尼娜预报产品正式纳入气候与社会国际研究中心ENSO多模式预测框架，与美、日、英等国家的18个数值模式产品同场竞技，供全球用户实时查阅。

此外，中国气象局以模式本地化运行和国外数据引进相结合的方式，建立中国多模式集合预测系统（CMME）。

相对于单一模式预测，CMME在全球气候现象和气候要素预测中具有较大优势。

2020年初，CMME正式投入业务运行。

十年来，我国延伸期（10天到30天）重要天气过程预测、气候事件预报预测业务能力，以及气候现象预测能力不断提升。

针对影响东亚气候的重要全球气候现象，研发次季节-季节监
测分析预测一体化业务产品，形成ENSO监测分析和预测业务系统（SEMAP）、ISV/MJO监测预测系统（IMPRESS）、东亚重要环流型预测系统（PEACE）和中高纬-极地大气遥相关、海冰-积雪监测预测系统（MATES1.0）等多个业务系统，有效提升了全球重要气候现象的预测水平。

发布预测产品服务经济社会发展
去年3月，我国气象部门首次面向公众常态化发布气候趋势预测产品，包括延伸期、月、季节和年度的气候趋势预测结论，标志着气候预测这一过去只为政府和决策层提供参考的指导性产品，正式“飞入寻常百姓家”，惠及各行各业和百姓生产生活。

这些预测产品在农业、水利、能源、物流、工业、金融等领域不断发挥作用。

服务防汛抗旱——我国地形复杂，受东亚夏季风系统变率大的影响，每年七大江河流域旱涝情况不同。

在防汛抗旱物资储备、农业灌溉用水和水力发电调度方面，准确的预测可以使灾害损失降到最低，使水利资源的利用效益发挥到最大。

助力农业生产——准确的气候预测和天气预报服务相结合，有利于农业生产的安全运行。

如准确预测春季气候是否异常、春雨多寡、气温高低，可帮助农业部门及农民对农作物选种、播种进行科学决策。

增效经济生产——气候预测能协助有关部门和企业提前做好生产计划和相关安排，减少经济损失。

在金融领域的农产品、能源期货交易等方面，也能发挥重要作用。

“气象部门提供的不同时间尺度的天气气候预测，在清洁能源发电能力预测、负荷预测、气象灾害预警领域都发挥着重要作用。

”云南电网公司电力调度中心工作人员黄伟芝说。

为更好应对气候灾害，中国气象局开展面向灾害的气候预测业务，发展气候事件次季节-季节预测业务。

针对高温、强降水、低温、台风等高影响灾害，研发多样化的诊断分析产品；基于动力气候模式发展次季节时间尺度确定性和概率性客观预测产品，建立台风动力预测业务；发展影响大气污染扩散气象条件的实时监测和交互诊断分析业务；基于动力模式研发大气污染扩散气象条件次季节预测产品；初步建成气候灾害诊断预测平台，在国家级和省级的延伸期-月预测业务，以及与生态环境部的联合预测会商和大气污染防控相关决策服务中得到广泛应用。

针对东亚夏季风进程中的重要气候事件——华南前汛期、梅雨、华北雨季、华西秋雨，建立雨季进程监测、诊断与预测一体化业务；研发影响各类雨季开始早晚的关键大气环流系统的延伸期尺度预测产品，建立气候事件延伸期客观化预测业务……
“我们会不断提高预测能力，更好地满足社会对气候预测产品的需要。

”国家气候中心副主任肖潺说。

（吴鹏）
气象成就⑩ 空间天气篇
空间天气预报进入快速发展新阶段
今年8月23日16时，作为国际民航组织（ICAO）全球空间天气中心当值中心的国家空间天气监测预警中心（以下简称“空间天气中心”），圆满完成了第三次值班任务。

2021年，空间天气中心接到来自ICAO的“offer”，这是中国民航气象领域第一个全球中心，也是中国气象局第二个世界级业务中心。

这一来自国际社会的邀约，是对空间天气中心二十年来笃行不怠、踔厉奋发的巨大肯定。

特别是党的十八大以来，在监测、预报、服务上，空间天气中心持续发力、成果斐然。

完善天地一体化空间天气监测格局
2012年，空间天气中心首个中高层大气综合观测网建成；2013年，太阳磁场望远镜建成；2016年，新一代静止气象卫星风云四号A星成功发射，其空间监测载荷具备多向粒子、磁场、表面差异和绝对电位、深层电位探测等功能；2017年，风云三号D星成功发射，装载全球导航卫星掩星探测仪、广角极光成像仪和电离层光度计，空间天气监测范围和能力得到较大提升；2019年，太阳色球望远镜建成，形成东西接力、互为备份的太阳观测布局，成为国内太阳接力观测跨度最大的业务观测系统；2021年，风云三号E星的太阳X射线极紫外线成像仪获取我国首幅天基太阳监测图像……
十年来，空间天气中心不断完善天地一体化监测站网。

在天基监测方面，在轨运行的7颗风云卫星上，共计10类设备、26台（套）仪器全部实现在线业务，探测要素覆盖高中低能粒子、粒子辐射效应、空间磁场、电离层电子密度及廓线、气辉、极光、太阳X射线流量和图像、太阳极紫外线图像，圈层覆盖热层、电离层、磁层和太阳，实现日地空间因果链“全过程”自主观测。

在地基监测方面，以气象监测与灾害预警工程为基础，已初步形成“三带六区”地基空间天气专业网布局，合计达84台（套）设备，综合监测能力达到国内领先水平。

针对电离层监测，充分利用GPS/MET台网进行大空间覆盖的电离层TEC观测，不同渠道建设的近千个GPS观测站提供的电离层TEC监测资料，已实时进入中国气象局空间天气业务，具备国际领先的区域电离层业务监测能力。

新疆温泉太阳磁场望远镜国家卫星气象中心供图
搭建全链路智能化数值预报系统
相较于天气预报，空间天气预报起步较晚。

对标我国气象发展历程，空间天气预报事业正处在“创业发展阶段”转向“快速
发展阶段”的关键时期。

目前，空间天气中心已具备对太阳活动、磁层、电离层等日地空间关键区域的关键要素做出长期、中期、短期预报以及预警和现报的能力，具备自动化与人工干预相结合的综合数据分析及初步的定量化分析能力与模式预报能力，定期发布空间天气日报、周报、月报和年报等常规预报产品，不定期发布现报或警报，并根据用户需求开发定制专属产品。

经过十年来不断打磨提升，空间天气整体预报准确率与国际水平相当。

在参数预报上，2011年以来，中国气象局的Ap（地磁扰动强度）指数和F107（太阳辐射通量）指数的24小时预报准确率已连续11年优于同期美国空间天气预报中心的预报。

在事件预报上，基于气象领域常用的TS评分法，M级耀斑24小时预报评分和小地磁暴预报评分均优于美国，大地磁暴预报评分与美国相当。

但上述基于经验预报的预报业务始终存在对空间天气事件预报准确性较低等问题。

数值预报是气象业务的核心与基础，对于空间天气预报也不例外。

要想实现精准预报，创新与改革、推动发展数值预报系统是必经之路。

创新，全新领域开疆拓土。

在天地一体化监测站网支撑下，2019年，空间天气中心着手搭建我国第一代空间天气“全链路”初级数值预报业务平台，打造全新的智能化空间天气预报业务系统。

目前，系统框架设计和需求分析已通过评审，团队将不断完善，将大数据技术、机器学习和深度学习等人工智能方法，全面应用到预报建模和分析中，不断提升空间天气的定量化预报水平。

改革，整合资源协同攻关。

如何更大程度地聚合部门内外力量，对制约空间天气预报发展的痛点、难点协同攻关？空间天气中心已从机制体制改革入手。

今年1月，国家空间天气预报
台改建为空间天气预报台和空间天气技术研发室，一改往日单兵作战的局面，借助国家卫星气象中心的资源和力量，优化与重构业务运行架构，使其融入卫星气象大平台。

形成专业化全球空间天气服务体系
“截至2016年10月29日，太阳活动水平低，爆发M级以上耀斑的可能性低……”“天宫二号”发射任务伊始，包括空间碎片碰撞、高层大气阻力、高能带电粒子以及电离层扰动等在内的空间天气专报就被送到决策部门。

随着航天事业不断发展，空间天气预报服务也在开疆拓土，不断挖掘新的预报要素，以满足航天事业的新需求。

十年来，空间天气中心不断优化专业化空间天气服务业务格局，有力保障航天、航空等专业领域安全，助力防灾减灾救灾，服务国民经济社会发展。

2021年11月16日，空间天气中心正式加入ICAO全球空间天气中心值班序列，主要负责全球空间天气的监测、预报和民航空间天气基础产品制作，为全球民航安全飞行提供保障。

这也标志着中国空间天气已深度参与到国际空间天气领域相关事务，掌握国际空间天气领域话语权。

空间天气中心还不断创新宣传科普方式，扩大科普覆盖面，开通中国天气网空间天气频道、空间天气微博以及空间天气，并依托业务与平台优势，利用空间天气网站、中国气象科技展厅等，向公众实时展示空间碎片、航空辐射等相关专业知识，填补了国内科普产品的空白……这一系列举措，使空间天气不再是远在天边的空中楼阁，它慢慢向公众揭开了神秘面纱。

发展不止，奋斗不息。

4月28日，国务院印发《气象高质量发展纲要（2022—2035年）》，高位部署，精准指导，要求发展太阳风暴、地球空间暴等空间天气灾害监测预报预警，加。