北京冬奥会精彩赛事背后,有一个“秘密武器”保驾护航
Beijing Daily
“94.50分,全场最高!”2022年2月8日,天气晴朗无风,中国选手谷爱凌从首钢滑雪大跳台疾驰而下,顺畅地完成转体1620度的高难度动作,逆转摘得北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台金牌,全场为其出色的表现而惊叹,掌声、叫好声一片…… 北京冬奥会的室外项目比赛大多惊险刺激,吸睛无数。而观众可能未曾想到的是,在这些精彩纷呈的赛事背后,有一个“秘密武器”在默默地保驾护航,这就是“睿图-睿思”高精度冬奥气象预报系统。这套系统运用多源稠密高频异构气象数据快速融合、大涡数值预报、人工智能等技术方法,为赛场的52名气象预报员提供“百米级、分钟级”气象预报数据,帮助北京冬奥会和冬残奥会组委会调整了12项测试赛和官方训练以及28次正式比赛日程,有效排除风险隐患,并为赛事“窗口期”选择提供重要参考。
“‘睿图-睿思’是北京冬奥会当之无愧的幕后英雄,但它的应用绝不止步于冬奥赛场。”国家重点研发计划项目“科技冬奥”专项负责人、北京城市气象研究院副院长陈明轩说。自2017年系统孕育之初,项目团队就已在心中暗暗擘画一张蓝图:把高精度气象预报从冬奥赛区推向城区,从北京推向全国,从专业领域推向千家万户。
从北京冬奥赛场走向杭州亚运
“天气对于冬奥会室外赛事的举办、赛程的设置,影响极大。”陈明轩介绍,首先是温度,比赛当天的温度不能太低或太高,否则不仅不利于运动员的发挥,更容易造成安全隐患。其次,赛场必须保证一定的能见度,不能云雾弥漫。降雨降雪的天气也应避免。另外,风的影响不容小觑,如高山滑雪项目,运动员竞技速度可达每小时140千米以上,在高速运动的状态下,一旦遭遇瞬时强风,极易因身体姿态失控而受伤。
因此,每一场比赛进行前,气象团队必须掌握赛道区域的精细气象变化,提前根据天气状况进行预判,确保未来几天适合比赛,或在有高影响天气出现时,尽可能提前找到最适合比赛的安全“窗口期”。
虽然历届冬奥会上已有成熟的天气预报系统,但陈明轩团队发现,平昌、索契、温哥华等冬奥会举办城市均为沿海地区,海洋性气候的特点是多降雨、降雪。而北京冬奥会则截然不同,北京、延庆和张家口赛区都是大陆性气候,阵风才是影响冬奥会的主要天气因素,这在近20年的冬奥会历史上前所未有。更为棘手的是,国家高山滑雪中心、国家跳台滑雪中心、云顶滑雪公园等赛场依山而建,高精度山地气象预报本就是国际难题,而我国冬季高精度山地气象监测、预报的研究和经验几近空白。前无先例,陈明轩团队下定决心做“先行者”。
2017年,陈明轩就带领团队重点针对延庆、张家口等户外赛区开展了气象数据收集工作,背负沉重的仪器跋山涉水。最终,441套气象观测设施遍布海陀山和崇礼山区,完整收集到各海拔点位的气象信息。这也是我国首次在华北地区开展冬季气象加密观测实验研究。
“相隔不远的两处坡道,同座山峰的山顶山脚,天气都可能千差万别,山区气象可谓‘百米不同天’。”实地考察后,陈明轩意识到,当时我国通用的天气预报系统仅能预报1公里网格的天气,且只能提前24小时预报,完全不能满足冬奥会高精度预报和赛事调整的需求。如何提升山区高精度气象预报能力?陈明轩团队从复杂山地多源稠密高频异构气象数据快速融合、实时大涡数值预报等国际先进的技术方法开始逐步尝试,并采用了从未尝试过的“法宝”——人工智能。