铸剑十年，步入气象事业“芯”时代

数值天气预报是一种基于大气运动规律并从当前科学角度预测未来的数值模式。这是一门基于数学物理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”，是天气预报的基本方法。

今年是中国气象局数值预报中心成立十周年。10年来，中国数值天气预报不仅实现了自主研发、应用、改进和发展的良性循环，全面建立了全国数值天气预报业务系统，实现了应用服务，还形成了一支高质量、稳定、技术链完整的研发和业务应用团队。

中国工程院院士许剑民说，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、最具挑战性和最困难的任务。

十年磨一剑，坚定不移地加强中国的“智慧建设”

数值预报作为气象服务的核心技术，不仅关系到我国气象服务的发展，也是保障国民经济、民生和国防安全的国家核心技术的重要组成部分。由于数值预报的突出重要性、研究开发的难度以及涉及的领域广泛，数值预报也被称为气象学的“芯片”。

2010年，数值预报中心团队开始着手解决难题，GRAPES全球模式和同化的深化和完善全面展开。

2013年，数字预测创新团队被科技部评为“创新人才促进计划重点领域创新团队”。

2014年，高分辨率数据同化和数值天气模式被确定为国家气象科技创新项目的三项关键任务之一。

2016年，GRAPES全球预报系统将正式投入运行，并向全国发布。这是中国核心数值预报技术本土化的重要标志。同时也宣告了中国从全球预报到区域高分辨率预报的核心技术已经摆脱了被他人控制的局面。

2018年7月，带有四维变分同化系统的GRAPES全球预报系统投入运行，标志着中国的数值天气预报业务同化技术已进入世界前沿，成为世界上少数几个自主开发和应用四维变分同化系统的国家预报中心之一。

同年12月，完成了一个完整的数值天气预报系统，标志着以独立开发的GRAPES为核心的全球和区域确定性和集合预报系统的完成。

国家气象中心主任王建杰感叹道:“经过十年的不懈努力，中国数值天气预报业务的发展模式完成了从引进到自主研发的重大转变，建立了一套完整、独立、具有适当高、低分辨率、确定性和综合预报的数值天气预报系统。”

实现数值预报服务的全链应用

"目前，我们数值预报的核心技术可以说是在中国制造的."中国气象局数值预报中心副主任龚建东告诉《中国科学》杂志，“从2010年到2020年，我们GRAPES全球数值预报的可用时间将从6天增加到7.5天，这比同期国际先进中心的发展速度要快。”

龚建东表示，在建立完整的数值预报系统的同时，数值预报中心还发展了包括检测技术、诊断技术、业务应用能力和产品对外服务支持能力在内的完整链条，在许多方面与国际先进的业务数值预报中心差距缩小。"虽然开始得晚，基础也不好，但GRAPES的成绩单已经足够好了."

2019年7月，GRAPES区域模式将以3公里的全国分辨率运行，为全国各地的局部强对流和极端天气预报和预警提供重要支持。接下来的一个月，分辨率为9公里的GRAPES台风预报系统投入运行。“第一场战斗”是对超强台风Leechma的成功回应。

在“litchma”的路径捕获和预报中，云风4星a和GRAPES数值预报在远距离上相互作用，取得了共同的成功。

数值预报中心团队使用GRAPES全球切线和伴随模式确定未来48小时将影响中国东部区域预报的观测敏感区，设定目标观测区范围，并与国家卫星气象中心相关团队共同确定目标观测区。随后，FY-4 A调整了观测模式，加密了观测数据，并应用GRAPES全球四维变分同化系统有效地改善了模式的初始场，最终提高了台风路径和强度预报水平。

秉承工匠精神

中国气象局数值预报中心研发部门主任孙健坦言，面对复杂的天气过程，这一系列行动只是国家数值预报业务系统的一种实践。“高效有序的应对不仅需要科技进步，还需要人才成长和团队建设。”

依靠自主研发，构建一套完整的数值天气预报业务技术体系，中国数值天气预报不仅实现了自主研发、应用、改进和发展的良性循环，而且建立了全国数值天气预报业务系统，实现了应用服务。形成了一支高质量、稳定、技术链完整的研发和业务应用团队。

自20世纪80年代初数值天气预报业务部门正式成立以来，已经过去了近40年。国家最高科学技术奖获得者、中国科学院院士曾庆村说，中国气象学家已经克服了许多困难，从基础设备到模型开发再到商业化。自数值预报中心成立以来，经过10年的快速发展，他们终于拥有了自己的数值天气预报业务系统，能够为全国乃至世界服务，是中国成为世界气象中心的主要科技支撑。

在谈到未来数值模式的发展方向时，曾庆存说，数值天气预报是一门理论，是一门科学技术，甚至是一门手艺，必须认真研究。首先，它以数学物理理论为基础，并有一般规律。我们应该尽力打下这个数学基础。然而，到目前为止，对于云的表征机制、降雨过程、许多中尺度和灾害过程还没有一个很好的理论解决方案，需要我们不断探索和创新。其次，天气也发生在一个有许多差异的复杂环境中，并以有各种误差的各种观测数据作为初始条件。具体情况不同，有其特殊性。只有本着“绣花人”的精神，认真分析，巧妙处理，才能有效解决问题。“未来，数值天气预报的发展应兼顾普遍性和特殊性，二者缺一不可。”曾庆存说。