探問風(fēng)的性格 琢磨云的脾氣
——走近青年氣象工作者
宋嘉堯在進行氣象設(shè)備維護。 受訪者供圖
徐娜和同事在野外收集氣象數(shù)據(jù)。 受訪者供圖
曹勇進行天氣預(yù)報技術(shù)研發(fā)。 受訪者供圖
1980年7月7日,伴著一首《漁舟唱晚》,央視首期《天氣預(yù)報》節(jié)目誕生。這不僅成為幾代人的共同記憶,也開啟了氣象人的嶄新時代——氣象科學(xué)通過電視走進千家萬戶。
一支鉛筆、一沓自記紙、一臺電報機是老一輩氣象觀測員的“老三樣”。而如今的氣象工作者,能綜合運用地面自動觀測站、風(fēng)云氣象衛(wèi)星等多渠道的數(shù)據(jù),實現(xiàn)氣象預(yù)報的智能化、數(shù)字化、精細化與可視化。
新時代的氣象青年們,有的用大數(shù)據(jù)觀云測雨,不斷搭建認識氣象的“天梯”;有的奔波在沙漠戈壁,給氣象衛(wèi)星觀測!皽(zhǔn)心”;有的用科技手段追云逐雨,讓“過眼云煙”化為甘霖……
北半球的夏季已來臨,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、防災(zāi)減災(zāi)、旅游活動,樣樣離不開精準(zhǔn)的氣象預(yù)報。這群青年人也隨著回升的氣溫和多變的天氣忙碌起來——
在精準(zhǔn)度上“較勁”
每天凌晨開始,全國7萬多個自動氣象站、270多個國家級天氣雷達站、130多個國家級探空站等組成的“陸海空天”氣象觀測系統(tǒng),收集氣象數(shù)據(jù),并傳送至國家氣象信息中心。天氣預(yù)報員一天的工作由此開始:綜合分析觀測資料,在預(yù)報會議上會商研判,最終得出預(yù)報結(jié)果……
國家氣象中心天氣預(yù)報技術(shù)研發(fā)室主任曹勇,已經(jīng)在這里工作了14年!皻庀笕356天、24小時從不敢放松,只要發(fā)生重大天氣過程,我們就要迅速進入應(yīng)急工作狀態(tài)!辈苡抡f,“例如,春季,我們重點關(guān)注沙塵、大風(fēng)天氣。一般在四五月份,華南地區(qū)開始出現(xiàn)強對流天氣,之后降水會整體從南向北推動。十月以后,我們則重點關(guān)注冷空氣和寒潮天氣的影響……”
為了把預(yù)報員的經(jīng)驗性分析用客觀的技術(shù)手段表達出來,讓氣象預(yù)報更高效精準(zhǔn),喜歡鉆研的青年人一直在尋求突破。天氣預(yù)報技術(shù)研發(fā)室的建立,也為曹勇和同事們的科學(xué)研究提供了理想的“實驗室”。
繪制天氣圖,是天氣預(yù)報員進行氣象分析的“看家本領(lǐng)”。曹勇說:“天氣圖每3個小時就要畫一次,一天要畫8次。畫一張?zhí)鞖鈭D大概要3個小時,費時費力!”
為提升工作效率,曹勇便和同事商討,運用計算機技術(shù)實現(xiàn)天氣圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析。大約用了半年時間,他們克服了技術(shù)難點,設(shè)計出了一套天氣圖算法,目前已成功運用在預(yù)報員的日常工作中。
2022年開始,中國氣象局聯(lián)合清華大學(xué)組建攻關(guān)團隊,在大模型預(yù)報核心技術(shù)、預(yù)報精準(zhǔn)程度上尋求突破,成功研發(fā)出人工智能全球中短期預(yù)報系統(tǒng)“風(fēng)清”。
曹勇是“風(fēng)清”大模型的團隊主創(chuàng)成員,國家氣象中心負責(zé)提供氣象方面的專業(yè)知識與運用需求,清華大學(xué)團隊則負責(zé)大模型結(jié)構(gòu)及計算設(shè)計。不到兩年的時間,主創(chuàng)團隊從六七人發(fā)展到近二十人,“我們在科研與業(yè)務(wù)之間起到了很好的紐帶作用。”曹勇補充道。
對于未來天氣預(yù)報技術(shù)的發(fā)展,曹勇充滿期待:“數(shù)字化和智能化是氣象預(yù)報發(fā)展的兩個大方向,未來遍布全國的數(shù)字化預(yù)報體系將大大增強氣象預(yù)報的實時性和準(zhǔn)確性,而智能化則會讓氣象預(yù)報運用到生產(chǎn)生活的不同場景!
為衛(wèi)星!皽(zhǔn)心”
“30多年前,第一顆風(fēng)云氣象衛(wèi)星升空,我國第一張氣象衛(wèi)星云圖在聯(lián)合國亮相。經(jīng)過數(shù)十年耕耘,風(fēng)云氣象衛(wèi)星業(yè)務(wù)服務(wù)網(wǎng)逐漸擴大,國際上已有124個國家在利用風(fēng)云衛(wèi)星進行氣象服務(wù)。我深感責(zé)任重大!”2023年初,國家衛(wèi)星氣象中心氣象衛(wèi)星工程研發(fā)室主任徐娜曾寫下這段話回顧往昔。
在氣象工作領(lǐng)域,氣象衛(wèi)星是一個特別的分支!拔覀兗仁呛教烊,又是氣象人;是科學(xué)工作者,又是工程師!毙炷日f道。
曾經(jīng)的徐娜每年都要忍受嚴(yán)寒酷暑,在西北荒無人煙的地方,進行一項鮮為人知的工作——衛(wèi)星定標(biāo)。衛(wèi)星在天上,他們在地上,同一時刻看地面上的目標(biāo),比對兩組數(shù)據(jù),幫助衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進行校準(zhǔn)。作為保證遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)定量應(yīng)用準(zhǔn)確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié),曾有位院士評價衛(wèi)星定標(biāo)的難度“不亞于研制一顆衛(wèi)星”。
初次到甘肅敦煌定標(biāo),人跡罕至的大漠就給徐娜“上了一課”。地表溫度接近50℃,徐娜的戶外防曬衣根本不管用,皮膚被曬出了泡。后來,再到大漠時,她換上厚實的沖鋒衣,由于長時間在高溫環(huán)境中作業(yè),里面的衣服常被汗水浸透。
有一次,徐娜和一位同事在敦煌做無人機實驗時,遇到了沙塵暴。帳篷被大風(fēng)吹倒了,眼看要被連根拔起!拔液屯碌牡谝环磻(yīng)是把實驗設(shè)備從帳篷里‘搶救’出來!”徐娜回憶,千鈞一發(fā)之際,他們不顧危險地沖進了帳篷。
做了十多年的衛(wèi)星定標(biāo),徐娜始終在氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)“海洋”里“遨游”!耙研l(wèi)星數(shù)據(jù)做好,就得摳0.1與0.2之間的細小差異!毙炷日f,她既要保證數(shù)據(jù)算法的先進性,還要兼顧氣象數(shù)據(jù)分析的可靠性,必須反復(fù)分析梳理衛(wèi)星發(fā)射前后的數(shù)據(jù),這個過程非常“磨人”。
如今,年紀(jì)輕輕的徐娜已獲得諸多榮譽:2014年獲得謝義炳氣象青年科技獎,2015年獲得涂長望氣象青年科技獎,2022年獲得國家人才工程青年項目,2023年與團隊一起獲得四川省科學(xué)技術(shù)進步獎……這些榮譽刻畫了她一路奮楫篤行的身影。
作為風(fēng)云三號極軌衛(wèi)星地面系統(tǒng)副總指揮,徐娜先后參與了12顆氣象衛(wèi)星的定標(biāo)與應(yīng)用相關(guān)工作!帮L(fēng)云衛(wèi)星的發(fā)展與中國的科技進步同頻共振,國產(chǎn)衛(wèi)星真正實現(xiàn)了從‘跟跑’到‘并跑’,我對未來實現(xiàn)‘領(lǐng)跑’也很有信心!毙炷日f。
讓科研嚴(yán)謹(jǐn)又浪漫
云有千姿百態(tài),充滿神秘感,引人無限遐想。以前,古人只能在生產(chǎn)生活中觀察云的特征,總結(jié)規(guī)律預(yù)報天氣。如今,氣象工作者可以利用飛機上的探測裝備、地面上的遙感設(shè)備,計算云的微物理特征,通過人工影響天氣催化手段,讓本來只是匆匆“路過”的云化為甘霖。
陜西省人工影響天氣中心科長兼高工宋嘉堯曾在工作中“解鎖”難得的體驗——身處5000米高空,和增雨飛機一起“乘風(fēng)破云”。
“天氣分析幫助我了解云的‘前世’,高性能增雨飛機上的各種探測設(shè)備幫助我認識云的‘今生’!彼渭螆蛴迷鲇觑w機上獨特的“眼睛”去觀察云、捕捉云,為云“立影”,給“雨”存照,尋找最適合催化的云。
每次發(fā)現(xiàn)“云溝”,都會讓宋嘉堯驚喜!霸茰稀笔侵附(jīng)過人工催化后的云,從衛(wèi)星圖像上可以看到云的頂部有明顯塌陷,這也是人工增雨直接、科學(xué)、有力的效果證明。“云卷云舒,瞬息萬變,衛(wèi)星資料的時間分辨率如果不高的話,經(jīng)常會將‘證據(jù)’掩蓋。不過衛(wèi)星技術(shù)在不斷進步,風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星可以帶來分鐘級的觀測資料,也能為尋找‘云溝’提供幫助!彼渭螆蛘f。
從農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)到生態(tài)文明建設(shè),從重大活動保障到森林草原防火,作為陜西省氣象局的氣象工作者,宋嘉堯和團隊克服了多重困難,成功為國家級和省級各類運動會及重大活動提供保障,并多次馳援榆林、延安和安康執(zhí)行飛機抗旱增雨作業(yè)。
2022年夏季,陜西遭遇連續(xù)高溫,“為什么不開展人工降雨降溫”成為網(wǎng)絡(luò)熱門話題。為了扭轉(zhuǎn)大家對“人工降雨”“人工降溫”的錯誤認知,宋嘉堯和團隊制作了科普視頻,視頻累計播放量達10萬次!拔野延性鲇陾l件的云比喻為吸了水的海綿,告訴大家沒有適當(dāng)條件的云,就像沒有水的海綿,再怎么擠也擠不出水分!彼渭螆蛞虼吮粏咀鳌叭斯ぴ鲇晷〗憬恪。
2023年,宋嘉堯和團隊還利用科研成果——人工冰晶模擬系統(tǒng),用“一鏡到底”的方式,錄制了實驗展演視頻,將摸不到的云微物理變化真實直觀地展示在公眾眼前,傳播了人工增雨的科學(xué)原理。2024年,宋嘉堯榮獲“全國氣象科普工作先進工作者”稱號。
科研工作需要繁雜的數(shù)據(jù)和精密的算法,宋嘉堯認為自己的工作是“嚴(yán)謹(jǐn)和浪漫的完美結(jié)合體”!霸,作為一種看得見摸不著,卻和天氣變化、生產(chǎn)生活息息相關(guān)的事物,令無數(shù)科研工作者樹立了與它為伴、與它為友的理想抱負!彼渭螆蛘f,“作為研究性學(xué)科,人工影響天氣需要將科學(xué)實驗和業(yè)務(wù)工作緊密結(jié)合起來,才能不斷地提升科學(xué)性,創(chuàng)造更高的效益。”
(記者 王美瑩 通訊員 祝子津)
(選題支持 張蕾 陳海波 鄒曉菁)
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