精研气象领域国产“芯片”——我国数值预报业务高质量发展综述

2021年，在我国数值预报业务发展史上具有划时代的里程碑意义。

这一年，作为气象领域的“国之重器”，数值天气预报系统再获国家科学技术进步奖。

这一年，中国气象局地球系统数值预报中心（以下简称“地球系统数值预报中心”）成立，我国数值预报业务能力建设步入新纪元。

对标监测精密、预报精准、服务精细要求，气象部门锚定目标——举内外之力，发展我国自主可控的地球系统数值预报模式，建设我国自主培养的气象科技创新队伍，推动地球系统数值预报技术和业务高质量发展。

高位谋篇 坚持走自主创新之路

科技创新是引领气象事业高质量发展的第一动力，数值预报是气象领域的“芯片”和“国之重器”，更是科技自主创新的核心所在。

2021年9月，在习近平总书记关于气象工作重要指示精神指引下，中国气象局党组深入把握国际气象科技发展形势，历时一年谋划，成立地球系统数值预报中心，加快推进气象事业高质量发展和气象强国建设，成为我国数值预报发展史上的又一个里程碑。

　　2021年9月30日，中国气象局地球系统数值预报中心成立。王京 摄影

地球系统数值预报中心的成立，是我国推进气象现代化建设和气象强国建设的重要举措。多年来，气象部门在数值预报领域辛勤耕耘，积淀了追赶国际先进水平的技术基础。

我国数值天气预报研究始于上世纪50年代，80年代进入业务发展阶段。随着我国经济发展，对汛期和未来旱涝趋势需求不断加大。1995年，国家气候中心成立，并开始研发中国气象局第一个海气耦合模式，历经10年发展，建立起我国第一代短期气候预测业务系统，实现了我国短期气候预测由经验统计向客观、定量、自动化的转变，在国家防灾减灾气象保障服务中发挥了重要作用，获得国家科技进步奖一等奖。经过不断自主创新发展，我国第二代、第三代短期气候模式预测业务系统相继问世，目前已经成为支撑现代气候业务的核心工具。其后，中国气象局组建数值预报创新基地，开展全球/区域同化预报系统研发工作；中国气象局数值预报中心成立，着力发展自主可控的数值预报技术，使其成为现代天气业务发展的持续动力……

今年，中国气象局成立地球系统数值预报中心，是顺应新时代气象事业发展对数值预报提出的新需求——统筹多圈层，在无缝隙的地球系统框架下推进天气、气候一体化数值预报发展，同时构建统筹集约、协同发展的数值预报研发体制机制，有效支撑气象事业高质量发展和气象强国建设，这也是“十四五”时期数值预报发展的坚定方向。

持续攻关 精心打磨“国之重器”

11月，在2020年度国家科学技术奖励大会上，“区域/全球一体化数值天气预报业务系统”荣获国家科学技术进步奖二等奖。而就在此前几天的第六届全国杰出专业技术人才表彰会上，数值预报中心也获得了全国专业技术人才先进集体的表彰。

时间回拨到2007年，“我国新一代多尺度气象数值预报系统”获国家科技进步奖二等奖。其后，我国气象工作者历时十余年，突破“卡脖子”技术，自主研发“区域/全球一体化数值天气预报业务系统”，建成全球区域一体化数值天气预报业务完整技术体系，并培养了一支高素质、全技术链条的研发和业务应用人才队伍。这个系统作为中国数值预报发展的集大成者，实现了我国数值预报核心技术自主可控的“跨越式”发展。

基于该系统制作的各类数值预报指导产品在全国气象预报服务业务中发挥不可或缺的关键支撑作用，还为水利部等20多个部门直接提供不间断支撑服务。同时，该系统作为世界气象中心（北京）门户的主要支撑，其相关应用也为世界气象组织成员国共享。截至目前，气象部门已对一带一路沿线20多个国家和地区提供气象灾害预报预警产品支撑。

　　国家级业务数值预报体系基本配置

2021年，我国数值预报团队锚定“卡脖子”技术持续攻关，自主创新，多项核心技术取得突破性进展。

我国自主研发的第一代全球大气/陆面再分析系统CMA-RA及产品的业务化应用，标志着我国具备了再分析产品的自主生产能力，降低了我国气象业务对国外数据产品的依赖；第三代气候模式预测系统CMA-CPSv3准业务化运行，实现了次季节-季节-年际尺度气候预测一体化，有效提升了我国短期气候预测水平，被科技部推选为国家“十三五”重大科技创新成果；自主研发的中国气象局全球同化预报系统CMA-GFS升级，使我国首次具备全球范围内热带气旋的数值预报能力，针对热带气旋的预报范围从之前的西北太平洋和南海扩展到全球，在赋能“一带一路”、海洋强国建设的同时，还将惠及全球受热带气旋影响的国家和人民。

还有面向专业领域研发的台风、沙尘暴、雾-霾、海浪、核及环境应急响应等数值预报系统，以及锚定各区域中心发展的睿图数值预报系统、华东区域模式系统、南海台风模式和中尺度模式系统等，均在各相关领域不断深耕、接续奋进，显著提升了我国在灾害性天气应对、重大活动保障和服务地方经济社会发展等方面的气象支撑能力。

需求牵引 凝聚合力打造科技高地

当前，我国基本形成从短临、中短期、次季节、季节到年际，从区域高分辨率到全球的确定性与集合预报相结合的完整数值预报业务体系，基本实现核心技术自主可控，探索了大气再分析技术，初步建立了再分析产品业务。

我国数值预报之所以能取得长足进步，一方面得益于数值预报团队的匠心打磨，另一方面也与模式使用者的热心反馈密不可分。

在地球系统数值预报中心有这样一个信条：用得好才是硬道理。一年365天，他们每天及时将海量的预报产品发送到各个业务平台，强化模式在业务平台的应用，并及时了解国家级和各省使用者的反馈，为下一步模式改进收集参考依据。

地球系统数值预报中心集合预报室组长陈静表示，中国气象局中尺度天气预报系统CMA-MESO从开始研发就以业务需求为引领，边研发边应用，收到用户反馈和诊断评估后，再改进研发。

　　CMA数值预报应用分析平台

在建党百年庆祝活动气象服务中，为及时响应预报服务需求，6月27日开始，CMA-MESO 3公里模式预报从36小时延长到72小时；自6月28日起，CMA-MESO 1公里模式也进入特别服务状态中实时运行。气象服务专家组反馈，在这次精细化服务中，CMA-MESO3公里模式及多模式最优融合的中短期降水预报等科技手段发挥了重要作用。

CMA-RA产品也在国家气候中心、中国气象科学研究院、中国气象局武汉暴雨研究所、吉林省气象局等气象业务科研单位得到成功应用。为方便使用，国家气象信息中心除基于大数据云平台面向气象部门内用户提供数据应用支撑外，还基于中国气象数据网面向其他行业部门及社会用户，建立了全球大气再分析专栏，提供定制化的数据服务功能。

地球系统数值预报中心主任姚学祥表示，未来中心将以开放的科技成果共创共享机制，向高校、科研院所乃至国际同行专家敞开胸怀，凝聚合力打造研发更高水平数值模式的科技高地。