铸剑十年，步入气象事业“芯”时代

数值天气预报是基于大气运动规律的、由当前科学预测未来的数值模型，是基于数学物理学方法客观定量计算未来天气演变的科学。数值预报是大气科学的“数字实验室”，是天气预报的根本方法。

2020年是中国气象局数值预报中心成立10周年。10年的时间，我国数值预报不但实现了自主研发、应用、改进、发展的良性循环，全面建立了国家级数值天气预报业务体系和实现应用服务，还形成了一支高素质、稳定、全技术链条的研发和业务应用队伍。

中国工程院院士许健民表示，数值天气预报在一定程度上反映了一个国家的综合科技实力和水平。发展数值预报模式，是气象工作中最重要、最光荣、最有挑战性、最艰辛的任务。

十年磨一剑 坚定中国“智造”

数值预报作为气象业务的核心科技，不仅关系我国气象事业发展，更是保障国计民生和国防安全的国家核心科技的重要组成部分。因数值预报突出的重要性，以及研发难度之大、涉及领域之广，数值预报也被誉为气象事业的“芯片”。

2010年，数值预报中心团队开始艰难攻关，GRAPES全球模式和同化的深化改进工作全面开展。

2013年，数值预报创新团队入选科技部“创新人才推进计划重点领域创新团队”。

2014年，高分辨率资料同化与数值天气模式被确定为国家气象科技创新工程三大攻关任务之一。

2016年，GRAPES全球预报系统正式业务化运行并面向全国下发产品，这是我国数值预报核心技术实现国产化的重要标志，也宣告我国从全球预报到区域高分辨率预报核心技术摆脱了受制于人的局面。

2018年7月，带有四维变分同化系统的GRAPES全球预报系统实现业务运行，标志着我国业务数值天气预报同化技术迈入国际前列，成为国际上少数具有自主研发和业务应用四维变分同化系统的国家级预报中心之一。

同年12月，完整的数值天气预报体系建成，标志着我国建成了以自主研发的GRAPES为核心的全球、区域确定性和集合预报系统。

国家气象中心主任王建捷感叹：“十年不懈努力，我国数值预报业务发展方式完成了从引进为主到自主研发为主的重大转变，建成了高低分辨率搭配适当、确定性和集合预报有机结合的完整自主技术的数值天气预报体系。”

实现数值预报业务全链条应用

“现在我们的数值预报最核心的技术可以说都是made in china。”中国气象局数值预报中心副主任龚建东告诉《中国科学报》，“从2010年到2020年，我们的GRAPES全球数值预报可用时效从6天提高到7.5天，快于国际上先进中心同期发展速度。”

龚建东介绍，建立完整数值预报体系的同时，数值预报中心还发展了包括检验技术、诊断技术、业务化应用能力、产品对外服务支撑能力的完整链条，多方位缩小了与国际先进业务数值预报中心的差距。“虽然开始时间晚、基础差，但GRAPES的成绩单足够优秀”。

2019年7月，GRAPES区域模式实现全国范围3公里分辨率业务化运行，为全国各地开展局地强对流、极端天气预报预警工作提供重要支撑。次月，9公里分辨率GRAPES台风预报系统实现业务运行，“首战”即成功应对超强台风“利奇马”。

在对“利奇马”的路径捕捉和预报中，风云四号A星与GRAPES数值预报隔空星-地互动，彼此成就。

数值预报中心团队采用GRAPES全球切线性与伴随模式，确定未来48小时影响我国东部区域预报的观测敏感区，设定目标观测区范围，并会同国家卫星气象中心相关团队，确定目标观测区。随后，风云四号A星调整观测方式，加密观测得到的资料，又经过GRAPES全球四维变分同化系统同化应用，有效改善模式的初始场，最终提高台风路径及强度预报的水平。

秉承工匠精神

中国气象局数值预报中心模式研发室主任孙健坦言，这一系列动作只是国家级数值预报业务体系面对复杂天气过程的一次实践。“高效有序的应对配合除了需要科技发展进步，更离不开人才的成长与队伍的建设”。

依靠自主研发建成一套完整的数值天气预报业务技术体系，我国数值预报不但实现了自主研发、应用、改进、发展的良性循环，全面建立了国家级数值天气预报业务体系和实现应用服务，还形成了一支高素质、稳定、全技术链条的研发和业务应用队伍。

从20世纪80年代初正式成立数值天气预报业务单位算起，至今已近40年。国家最高科学技术奖获得者、中国科学院院士曾庆存表示，中国气象人克服了从基础设备到模式发展到业务化的重重困难，再经数值预报中心成立后这10年来的飞跃进步，终于有了我国自主的可为全国和全世界服务的数值天气预报业务系统，是中国成为世界气象中心的主要科技支撑。

谈到今后数值模式的发展方向，曾庆存说，数值天气预报，是理论，是科技，甚至是工艺，必须要静心努力钻研。首先，它是基于数学物理理论，有一般性规律，要努力打好这个数理基础，但至今关于云的刻画、降雨过程和许多中尺度以及灾害过程的机理，尚未有很好的理论解决，须要勤以探索创新。其次，天气又是发生于千差万别的复杂环境之中，且以具有各种各样误差的各种观测资料为初始条件，具体情况不同，又有其特殊性，要秉承“绣花工匠”的精神进行细心的分析和巧妙的处理，才能有效解决。“今后数值天气预报的发展，一般性和特殊性两方面要兼顾，缺一不可。”曾庆存表示。