11月3日，2020年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會召開，作為氣象領(lǐng)域的“國之重器”，“區(qū)域/全球一體化數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)”榮獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎。同一天，一場即將橫掃我國大部地區(qū)的冷空氣尚未入境，氣象部門提前發(fā)布的預(yù)報(bào)已傳遍全國。

人們也許對此習(xí)以為常，但仔細(xì)想想，就會發(fā)現(xiàn)這并不平常。能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測大氣活動，是一代又一代氣象工作者多年不懈努力取得的成就。而這份巨大榮譽(yù)，對中國數(shù)值預(yù)報(bào)研發(fā)人員來說，既是對過往努力的肯定，也是催人奮進(jìn)的鼓點(diǎn)。

時(shí)代的抉擇——

中國要有自己的數(shù)值預(yù)報(bào)

30多年前，在蘭州大學(xué)數(shù)值預(yù)報(bào)課堂上，年輕的沈?qū)W順見識了數(shù)值預(yù)報(bào)字面意義上的宏大——老師抱著一大摞從美國帶回來的紙質(zhì)方程代碼，堆起來有書桌那么高。他想，如此龐大的工程究竟是怎么做出來的？

彼時(shí)，被《自然》雜志稱為“一場靜悄悄的革命”的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，正在全球如火如荼開展。

數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，是基于數(shù)學(xué)物理學(xué)方法客觀定量計(jì)算未來天氣演變的科學(xué)。100多年前，其概念推出；上世紀(jì)50年代，試驗(yàn)取得成功；到20世紀(jì)70年代，國際數(shù)值天氣預(yù)報(bào)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用。

從某種意義上說，數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)性能的好壞、研發(fā)能力的高低，是決定氣象現(xiàn)代化水平的關(guān)鍵。

在這種共識“驅(qū)策”下，我國數(shù)值天氣預(yù)報(bào)研究從1954年起步。除了進(jìn)行理論探索及研發(fā)試驗(yàn)外，1980年我國還建成短期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。進(jìn)入千禧年，中國氣象局黨組做出數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)發(fā)展技術(shù)路線走適合中國國情、由國外引進(jìn)為主轉(zhuǎn)為自主開發(fā)為主的重大決策?！爸袊凶约旱臄?shù)值預(yù)報(bào)，必須掌握氣象業(yè)務(wù)核心科技，這是我們氣象人的共同愿望?！彪S著團(tuán)隊(duì)不斷壯大，如今已是“區(qū)域/全球一體化數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)”研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、中國氣象局?jǐn)?shù)值預(yù)報(bào)中心（以下簡稱“中心”）副主任的沈?qū)W順，也早在新千年初主動選擇回國從事數(shù)值預(yù)報(bào)研究。

數(shù)值預(yù)報(bào)模式復(fù)雜、系統(tǒng)內(nèi)部各分量之間聯(lián)系緊密，鏈條長、環(huán)節(jié)多，開發(fā)工作的體量和難度極大?！拔覀儼l(fā)展數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的路線一開始就非常明確?！敝行母敝魅锡徑|回想起前輩們的計(jì)劃書，“一開始設(shè)定了比較好的技術(shù)架構(gòu)和目標(biāo)，雖然中間有波折，但總體發(fā)展路線非常對。”

接下來，就是長達(dá)20多年、科研人員付出無數(shù)心血的漫長跋涉。

“往大了說，我們有幸趕上了這個時(shí)代，這是國家重視科技發(fā)展的時(shí)代，也是中國氣象局重視數(shù)值預(yù)報(bào)的時(shí)代，得到了‘重磅’投入研發(fā)的支持?！敝行哪Ｊ窖邪l(fā)室主任孫健感受到背后團(tuán)隊(duì)的力量，“10年，20年，怎么走過來的，可能每個人自己心里才最清楚。”

從“零”到“一”再到“卓越”——

要做就做世界領(lǐng)先的

在觀看最近熱播的電視劇《功勛》時(shí)，中心資料同化科科長張林時(shí)常產(chǎn)生一種跨越時(shí)空和行業(yè)的認(rèn)同感?！皠傞_始，我們也是完全摸著石頭過河?！?/p>

張林于2004年加入團(tuán)隊(duì)，主攻四維變分同化系統(tǒng)。2008年，中國氣象局啟動全球四維變分資料同化系統(tǒng)研發(fā)工作，這在國內(nèi)尚屬空白。“四維變分涉及模式動力框架的切線和伴隨過程、并行計(jì)算、大數(shù)據(jù)等，技術(shù)難度很大?！饼徑|說。

最難的時(shí)候，研發(fā)甚至停滯兩年無法推進(jìn)。思想起伏和不同聲音并非沒有。2013年，數(shù)值預(yù)報(bào)團(tuán)隊(duì)專門就技術(shù)路線開會。“要狠下決心做四維變分?！睂O健回憶道，“現(xiàn)在做完了回頭再看，大方向沒錯?！?/p>

隨著2018年7月全球四維變分同化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化，我國進(jìn)入資料同化技術(shù)主流行列，成為繼歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）、法國、英國、加拿大和日本之后，全世界第六個自主建立四維變分同化系統(tǒng)的業(yè)務(wù)中心。

在研發(fā)過程中，這樣的波折并非個例。但與團(tuán)隊(duì)其他成員一樣，中心模式研發(fā)室副主任韓威一直記得團(tuán)隊(duì)成立的初心，“無論從中國氣象局層面還是團(tuán)隊(duì)層面，我們要做的都是世界領(lǐng)先的數(shù)值預(yù)報(bào)中心。”

自2010年中心成立至今，他們已高質(zhì)量完成一系列重大核心攻關(guān)任務(wù)，形成全球非靜力平衡模式中三維參考大氣的動力框架方案、預(yù)估修正半隱式半拉格朗日算法等一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心關(guān)鍵技術(shù)，建成以中國氣象局全球同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)（以下簡稱“CMA-GFS”）為核心，高低分辨率搭配適當(dāng)、確定性和集合預(yù)報(bào)有機(jī)結(jié)合的完整數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系?！拔覀兊臄?shù)值預(yù)報(bào)一定要能走上國際，推動氣象強(qiáng)國建設(shè)。”沈?qū)W順說。

當(dāng)然，建造如此龐大的復(fù)雜系統(tǒng)工程，不僅要向“領(lǐng)先”沖刺，還要對業(yè)務(wù)鏈條上的每個環(huán)節(jié)“精心打磨”?！拔覀兙拖裨谧鰵庀蠊I(yè)產(chǎn)品，需要打磨，更要一點(diǎn)點(diǎn)迭代?！笔卦谶M(jìn)入業(yè)務(wù)前的最后一個關(guān)口，每年汛期前，中心系統(tǒng)業(yè)務(wù)室副主任胡江凱的團(tuán)隊(duì)最希望的就是盡快完成系統(tǒng)升級。團(tuán)隊(duì)里最流行的一句話，是男足國家隊(duì)臨近比賽結(jié)束時(shí)，解說員常說的那句“留給你的時(shí)間不多了”?！暗覀兠看味技影嗉狱c(diǎn)實(shí)現(xiàn)了?！焙瓌P說，“就像高鐵飛馳，軌道上的每顆螺絲釘都很重要。”

用得好才是硬道理——

數(shù)值預(yù)報(bào)是硬碰硬，每天都在被檢驗(yàn)

每一天，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系按時(shí)按點(diǎn)產(chǎn)出海量產(chǎn)品，除了為部門內(nèi)的氣象業(yè)務(wù)提供不間斷支撐以外，還為包括水利部等20多個單位提供一年365天不間斷數(shù)值預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，為“一帶一路”沿線20多個國家和地區(qū)提供氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警產(chǎn)品支撐。

這是數(shù)值預(yù)報(bào)必須面對的“戰(zhàn)場”?！把邪l(fā)數(shù)值預(yù)報(bào)這件事是實(shí)實(shí)在在的，來不得半點(diǎn)虛假。”沈?qū)W順說。

2016年CMA-GFS投入業(yè)務(wù)，預(yù)報(bào)性能持續(xù)提升，在同臺競技中，北半球可用預(yù)報(bào)時(shí)效與歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）和美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心（NCEP）的差距逐年減小。2019年7月，中國氣象局中尺度天氣數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)（以下簡稱“CMA-MESO”）實(shí)現(xiàn)全國范圍3公里分辨率業(yè)務(wù)化運(yùn)行，次月9公里分辨率的中國氣象局區(qū)域臺風(fēng)數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)行，“首戰(zhàn)”即成功應(yīng)用于超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”的路徑捕捉預(yù)報(bào)。

“CMA-MESO從開始研發(fā)就以業(yè)務(wù)需求為引領(lǐng)，邊研發(fā)邊應(yīng)用，收到預(yù)報(bào)員的反饋和診斷評估后，促進(jìn)我們再研發(fā)。”中心區(qū)域模式科科長黃麗萍解釋，“其中很大原因就是強(qiáng)對流數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品不能依賴國外?！?/p>

及時(shí)將產(chǎn)品送到預(yù)報(bào)員平臺，成為數(shù)值預(yù)報(bào)科技成果業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用的堅(jiān)強(qiáng)后盾，是中心系統(tǒng)業(yè)務(wù)室主任陳靜團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)。在這個過程中，中心專門建立了業(yè)務(wù)用戶大會機(jī)制，創(chuàng)新應(yīng)用推廣方式，推動行業(yè)內(nèi)外用戶了解和更好地應(yīng)用CMA系列數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品?！懊磕晡覀冞€會專門到部分省份調(diào)研?！标愳o說，今年因?yàn)橐咔檎{(diào)研推遲，后續(xù)打算改用視頻方式完成。

與業(yè)務(wù)的緊密結(jié)合不僅在“用戶關(guān)”，也延展到監(jiān)測階段。

　　迎戰(zhàn)超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”期間，風(fēng)云四號A星與數(shù)值預(yù)報(bào)隔空星-地互動、深度交融、彼此成就——A星通過全球四維變分同化系統(tǒng)同化應(yīng)用，有效改善模式的初始場，提高了臺風(fēng)路徑及強(qiáng)度預(yù)報(bào)水平，成為國家級數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系應(yīng)對復(fù)雜天氣過程的一次生動實(shí)踐。

2020年6月，CMA-MESO升級至5.0版本，建立3公里分辨率逐3小時(shí)快速循環(huán)同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)，全國192部實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)雷達(dá)資料同化應(yīng)用，國家級區(qū)域高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)公里級循環(huán)同化預(yù)報(bào)。

沈?qū)W順注意到今年極端天氣事件帶來的災(zāi)害影響：“數(shù)值預(yù)報(bào)作為氣象預(yù)報(bào)的核心科技，要為國家安全和護(hù)佑百姓福祉做出貢獻(xiàn)。”

團(tuán)隊(duì)的力量——

一個人走得快，一群人能走更遠(yuǎn)

很多個夜晚，韓威踏進(jìn)辦公大樓，都會看到沈?qū)W順和龔建東房間的燈光?！安皇且惶靸商欤菐啄晟踔潦畮啄??！表n威感慨，“然后，默默地，我們就這樣做成了。”

這是個秉承“攀登、堅(jiān)持、奉獻(xiàn)、創(chuàng)新”精神，以打上“堅(jiān)韌、踏實(shí)、奉獻(xiàn)、淡泊”標(biāo)簽為豪的團(tuán)隊(duì)。

“每個人都踏踏實(shí)實(shí)，都有科學(xué)家精神，做事很實(shí)在。”中心模式研發(fā)室副主任陳起英說。

并非沒有誘惑?！白瞿Ｊ胶茈y發(fā)文章，薪資也比不上市場化公司的編程人員?！敝行哪Ｊ窖邪l(fā)室動力框架科高工蘇勇說，“但大家都堅(jiān)守這份事業(yè)?！?/p>

并非沒有糾結(jié)。在陳靜面前流淚的團(tuán)隊(duì)成員不止一兩位。2018年12月，隨著中國氣象局全球集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用，我國自主研發(fā)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)體系補(bǔ)齊了最后一塊“拼圖”。

那是一段瘋狂的日子，為了保證業(yè)務(wù)運(yùn)行，陳靜團(tuán)隊(duì)幾乎一周七天“駐守”辦公室，沒日沒夜做了66組實(shí)驗(yàn)。

“有人在我面前累到哭，我只能安慰說，熬過這段時(shí)間。”陳靜想起最初從四川來北京，也有人覺得她放棄了舒服日子找苦頭，“我想了很久，還是這份熱愛支持著我們一直走到現(xiàn)在?！?/p>

令人欣慰的是，多年團(tuán)結(jié)拼搏得到充分肯定。

2013年，數(shù)值預(yù)報(bào)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)入選科技部“創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”。高分辨率資料同化與數(shù)值天氣模式創(chuàng)新攻關(guān)團(tuán)隊(duì)在歷次第三方專家考核和終期評估中均獲得第一名。

在這個團(tuán)隊(duì)里，不斷有人獲得全國優(yōu)秀科技工作者、全國三八紅旗手、全國巾幗建功標(biāo)兵、中組部“萬人計(jì)劃”、政府特殊津貼、中國氣象局科技領(lǐng)軍人才、全國優(yōu)秀氣象科技工作者、全國優(yōu)秀青年氣象科技工作者、謝義炳青年氣象科技獎等榮譽(yù)。

“獲此殊榮想感謝誰？”這個問題一問出，有太多答案——黨和國家對氣象事業(yè)的重視，中國氣象局黨組多年謀劃部署，前輩們打下的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，團(tuán)隊(duì)持之以恒攻關(guān)，每個辦公室夜晚閃亮的燈光……但每個人都清楚，他們依然在攀登路上。

為了大力發(fā)展我國自主可控的地球系統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)模式，建設(shè)我國自主培養(yǎng)的氣象科技創(chuàng)新隊(duì)伍，推動地球系統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)和業(yè)務(wù)高質(zhì)量發(fā)展，今年9月30日，中國氣象局地球系統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)中心成立。

沈?qū)W順說，接下來將進(jìn)一步發(fā)展數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)，加深對地球系統(tǒng)的基本物理、化學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)過程的認(rèn)識，匯聚各領(lǐng)域研究成果。

（作者：趙曉妮 王美麗 谷星月 責(zé)任編輯：張林）