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中国气象局创新团队系列报道▪强对流天气重点创新团队
强对流“猎手”的养成
来源:中国气象报社 日期:2024年03月15日07:44

郑永光

强对流天气时空尺度小、发展快、观测难、致灾性强,对其认识和预报至今仍是国际上的重点难题之一。

2022年,中国气象局强对流天气重点创新团队(以下简称“创新团队”)组建成立。团队汇聚了多方面力量,由国家气象中心、北京城市气象研究院、中国气象局气象干部培训学院、上海中心气象台、中国气象局武汉暴雨研究所、浙江省气象台、南京气象科技创新研究院等单位的领军人才、首席专家、正研级高级工程师等15名专家组成。

创新团队的总体任务是利用多源精细观测和高分辨率数值模式资料,开展强致灾性对流天气机理研究,发展分类分级强对流天气精密监测和精准无缝隙短临预报技术体系。在这个基础上,进一步分为机理研究、监测和临近预报技术研究、短时预报技术研究、中国气象局短临预报业务系统(SWAN)发展和技术集成等4个子任务。

创新团队开展攻坚以来,无论在对强对流天气机理的认识方面,还是在预报技术方面,都有了深化和拓展。

创新团队持续加深强对流天气发生条件和特征认识,揭示了我国三类强对流天气的环境条件和特征物理量联合分布差异、华北雷暴下山演变规律及成功下山雷暴的环境特征等。

研究发现,产生微下击暴流的对流风暴零度层附近存在Kdp大值区,表明大量降水粒子在此高度附近融化、下降,水凝物相变冷却等造成负浮力导致下击暴流;2019年沈阳和2021年郑州极端强降水事件形成机制与γ中尺度涡旋相关的精细结构及关键中尺度系统密切相关……由此,对强对流风暴精细偏振量和动力结构以及极端天气形成机理的认识更加深入。

1月29日,中国气象局强对流天气重点创新团队进行中国极端强降水文献分享。张立梅 摄影

同时,强对流天气精准识别和预报技术有突破——综合超高分辨率数值预报、物理规律和机器学习提升冰雹、雷暴大风、龙卷和强降水的分强度等级精准识别和预报能力,包括基于多个高时空分辨率双偏振参量和百米级分钟级睿思系统预报构建了冰雹、不同强度等级雷暴大风的深度学习识别和临近预报模型;采用四维卷积网络模型、生成对抗网络、改进网络架构、引入残差网络等,建立了0到2小时回波强度变化趋势临近预报模型;研发了三维探空分类强对流诊断分析技术,构建应用深度学习方法的0到36小时逐小时龙卷预报技术,研发次百米分辨率龙卷特征短临预报系统。

在这个过程中,诞生了更丰富的产品,并落地应用。支持国省协同的新一代短临预报系统SWAN3.0集成了双偏振雷达相态识别产品、龙卷指数、双偏振雷达下击暴流、龙卷识别产品等;相关产品在大运会、亚运会气象保障服务中得到应用,国省协同业务短临预报试验启动,国家级短临预报业务技术辐射能力大幅度提升。

创新团队作为创新人才的聚合体,也是发现和培养人才的“加速器”。

创新团队成立以来,获得了国家自然科学基金气象联合基金项目和面上项目、重点研发计划课题、北京科技计划课题、部分省科技厅重大项目和省级联合基金重点项目等资助;获得中国气象局科技成果评价优秀3项、良好1项,气象雷达应用大赛一等奖2项,全国智能方法强对流竞赛三等奖1项,省市县短临预报预警服务一体化平台观摩交流三等奖1项,气象行业天气预报职业技能竞赛预报专业知识单项三等奖1项等奖励。发表和接受发表论文24篇,入选中国卓越科技论文报告和中国科协优秀科技论文各1篇;已获授权发明专利5项、软著8项。

人才在创新团队建设和创新攻关中加速成长。其中,有全国气象工作先进工作者、国务院政府特殊津贴、中国气象局科技领军人才、青年创新团队负责人各1人,全国优秀预报员2人。

新的一年,创新团队将继续投入强对流天气精细机理研究,完善分类分级强对流天气精密监测和精准无缝隙短临预报技术体系,并集成到SWAN3.0平台,开展业务应用试验,初步形成业务支撑能力。

(作者系中国气象局强对流天气重点创新团队首席科学家)

(责任编辑:张林)



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