导语：纵观历届冬奥会，气候都是赛事成功举行的要害要素。极点风、能见度、温度、湿度、降雪等气候条件精确牢靠的预告预警，是保证北京冬奥会、冬残奥会赛事运转和运动员体现的重要外部要素。北京冬奥会作为近20年仅有一次在大陆性冬天风气候条件下举行的冬奥会，可供学习的经历和事例很少，进一步给冬奥气候服务带来了巨大的应战。
布景
山地赛区精准预告应战重重
在冬奥会一切竞赛项目中，冰上项目约占30%，雪上项目约占70%。“雪上项目由所以在室外，自身受气候条件影响更大。比方高山滑雪，对风向风速、能见度、温度、辐射都有比较严厉的要求。”项目负责人、北京城市气候研讨院副院长陈明轩研讨员说。
在竞赛中，假如低空风速过大，很或许影响到运动员的人身安全；能见度过低，会影响运动员和裁判员的视野；温度过高会导致积雪消融，影响赛事进行，温度过低或许会把运动员冻伤。因而，当竞赛期间出现大雪、大雾、劲风等高影响气候时，往往会导致赛事暂时中止、推延、撤销。
晦气气候条件或许对滑雪赛事的影响。王美丽 收拾制图
但是，冬奥赛区往往地处山区，地势杂乱。俗话说“一山有四季，十里不同天”。有时或许水平间隔仅数十米，垂直间隔却相差很大，风、能见度、温度都会出现巨大差异。因而，冬天山地气候预告一直是世界难题。
往届冬奥会大多是在海洋性气候条件下举行的。作为近20年仅有一次在大陆性冬天风气候条件下举行的冬奥会，北京冬奥会不同于往届的气候条件及中小标准气候特征，可供学习的经历和事例很少。此外，北京冬奥赛事关于气候预告服务精密化程度要求十分高，而我国在冬天雪上项目气候条件高分辨率预告服务技能等方面的研讨很少，没有老练的高精度预告体系供给支撑；加之山地赛区气候接连观测数据较少，对特别气候的勘探更是几近空白。一切这些，都给冬奥气候服务带来巨大应战。
气候服务保证尽管困难重重，但北京城市气候研讨院等15家单位给出了答案！
“冬奥会气候条件猜测保证要害技能”项目图标
2018年9月，国家要点研制方案“科技冬奥”要点专项项目“冬奥会气候条件猜测保证要害技能”成功立项，该项目由北京城市气候研讨院牵头承当，河北省气候台、国家气候中心、北京市气候台、我国气候局公共气候服务中心、北京大学、中科院大气物理研讨所等15家单位一起参加研讨。
攻关
多项要害技能获得打破
“冬奥会的气候保证其实是冬天杂乱地势条件下的中小标准边界层气候问题，这一直是世界气候界的难点。”陈明轩说。
要展开“冬奥会气候条件猜测保证要害技能”研讨，山地赛区气候接连观测数据是根底。早在申办冬奥会之初，气候部门就在河北张家口赛区和北京延庆赛区邻近树立了主动气候站。特别是面临其时仍是“野山”的延庆赛区核心区海坨山，北京市气候局战胜了无路、缺电、通讯困难等许多难题，在赛区邻近要害点树立主动气候站进行观测，为后续项目推动供给了很多数据支撑。
延庆赛区冬奥气候立体加密观测实验设备布点图
除了惯例的地上事务观测，还需要展开立体加密观测实验来补偿冬奥山地赛场特别气候精密化勘探的空缺。
2018年9月，“科技冬奥”要点专项“冬奥会气候条件猜测保证要害技能”立项后，项目团队捉住首个冬天要害期（2018年12月至2019年4月），分别在张家口赛区和延庆赛区树立气候观测基地，展开冬奥赛场杂乱地势冬天观测实验，获取了很多名贵的高精度气候数据，摸清了杂乱地势赛区中小标准气候的“头绪”，特别是边界层三维风场的改变特征，还初次清晰了“半山腰云”这一对赛事进行具有重要影响的低能见度气候现象的构成机制。
海坨山赛场半山腰地势云构成的概念模型
为了完成冬奥山地赛区近地上温度场、风场的场景再现，项目团队自主树立了冬奥山地赛区（包含张家口赛区和延庆赛区）高分辨率大涡模仿体系。大涡模仿结果在充分体现局地山区杂乱地势特色的根底上，能够描写小标准风速脉动随机性特征，模仿出的场景与山区杂乱小标准气候实况十分挨近。由此构成的冬奥山地赛区风评价技能陈述提交到北京冬奥组委，为冬奥会赛场及赛事组织等供给了重要气候科学支撑。
冬奥山地赛场小标准风场环流剖析及概念模型
作用
0到240小时无缝隙预告产品构成
“咱们针对奥组委的预告服务需求，进行了冬奥0到240小时无缝隙客观预告技能研制。”陈明轩说。项目团队构建了精密到“百米级标准、分钟级更新”的冬奥气候短时接近预告体系，并研制树立了冬奥气候中短期无缝隙数值预告体系。
冬奥气候预告体系规划示意图
针对冬奥高精度短临气候预告服务需求，北京城市气候研讨院牵头的项目研讨团队开始自主研制了新一代快速更新、无缝隙交融与集成预告体系——睿思。该体系使用加密主动站、雷达实况观测和高分辨率数值预告等多源气候数据，选用一系列材料交融和差错修订技能办法，可快速生成掩盖冬奥山地赛场的100米分辨率、逐10分钟更新的网格化温、湿、风、降水等气候要素客观剖析以及0到12小时预告产品。
为了向冬奥气候服务团队供给“百米级、分钟级”高精度短时接近预告网格数据，项目团队翻阅了很多国内外相关文献，进一步把握多形式预告集成修订技能，使用前史气候数据，找出数值预告形式的差错规则，对预告产品进行修订。为了到达每10分钟更新一次的频率，项目团队还运用并行化处理算法，进一步优化程序，极大地缩短了体系运算时刻，保证体系高速、安稳运转。
冬奥气候预告体系规划示意图
“现在，咱们正致力于将睿思体系的预告时效从12小时拓宽到24小时，别的也在赶紧针对冬奥气候服务的高分辨率数值形式核心技能和特别产品的研制，进一步对标冬奥气候服务需求。”陈明轩说。
在冬奥中短期气候预告服务方面，由国家气候中心牵头的项目研讨团队首要聚集1到10天冬奥数值预告要害技能及体系研制作业，根据自主研制的GRAPES数值气候预告形式体系，不断提高针对冬气候候，特别是冬奥赛场气候的中短期预告才能，最终方针是完成24到72小时内3小时更新、72到240小时内6小时更新的冬奥赛场气候条件高分辨率数值气候预告。
使用
以服务作用查验项目作用
有了要害技能办法和预告产品，怎么完成冬奥赛场定点气候要素客观预告及危险预告技能研讨使用，成了北京市气候台牵头的课题研讨团队要点重视的问题。
多维度冬奥气候预告事务渠道显现示例
课题团队经过冬气候候解说使用以及机器学习、大数据发掘办法等，研讨精密到竞赛场馆、赛道不同地址及其他重要区域的冬奥赛事要害气候要素（风向风速、能见度、相对湿度、雪深等）0到240小时预告及赛事气候危险预警技能，初次研制了阵风预告产品，对冬奥赛场的瞬时风速和极劲风进行预告。
一起，针对职业专项、大众气候服务的我国气候局公共气候服务中心项目研讨团队，正根据人工智能、大数据等技能，展开冬奥才智气候服务技能研制。研讨人员在冬奥交通气候产品、应急救援气候产品、气候服务产品智能化加工等方面已获得开始作用。
10月13日，在科技部举行的“科技冬奥”要点专项作业推动会上，“冬奥会气候条件猜测保证要害技能”项目的发展和获得的作用得到与会专家和领导的好评。
北京冬奥组委对气候保证服务技能现在的研制发展以及项目作用对冬奥前期准备、赛场规划等方面的大力支撑给予高度肯定，以为项目根本依照奥组委的需求在有序推动研制作业和作用落地使用。
面临行将举行的冬奥系列测验赛，项目研制的数据集和预告服务产品等多项作用，将一致集成到冬奥气候有关事务服务渠道，供给给冬奥气候服务团队试用。
下一步，项目团队将进一步对标“分钟级、百米级”服务方针，全力聚集冬奥，聚集冬天杂乱地势下高分辨率立体观测、无缝隙预告和预警科学技能研讨，提高冬天山地气候预告服务科技水平，为出现“精彩、特殊、杰出”的北京冬奥会不懈努力。
我国气候报社 出品
监制：冉瑞奎叶海英
文章作者：张倩 楚美丽 文科
图片供给：北京城市气候研讨院
微信修改：沙祎 张娟
