(亚运气象宣传部 余家材)风,来无踪去无影,却对大型运动会的开闭幕式、赛事有重大的影响。广州亚运开幕式焰火从世界第一高塔从下往上呈环形燃放,向世界展现了精彩绝伦的广州之夜。鲜为人知的是,开幕式之夜因风速较小,气象条件不利于烟花燃放后的烟雾消散,烟花燃放比原计划减少了3次,这次的气象保障离不开气象人的辛勤劳作。
“捕风”、预测风是气象人的天职,广东气象人按照“奥运标准 周到服务”的理念,布下密集的监测网和动用先进的预测系统捕捉风云,服务亚运,海心沙街区数值预报系统就是诸多神兵利器中的一件,在开幕式气象保障服务中功不可没。
精细化到“街区” 里程碑意义的进步
数值预报是目前天气预报核心技术之一,精细化到“街区”又是这一技术发展具有里程碑意义的一步。数值预报模式简单地说,找出影响天气的几个关键因素,利用气象方程求解进行预报。随着城市化发展,高楼拔地而起,地表千差万别,对风速风向的影响特别大,街区数值预报模式的发展恰好能满足这种城市的变化。街区数值预报模式一个关键突破就是将下垫面的地形、复杂建筑物等影响考虑进去,在数值模式(GRAPES)预报的基础上,应用计算流体力学(CFD)方法进行诊断分析计算。
本届亚运开幕式一个重要的特色是高塔燃放烟花,风向风速对烟花燃放的影响特别大,而在城市复杂建筑物的影响下,海心沙附近的风向风速的分布非常复杂,这就呼唤着高时间、高空间分辨率精细化的风场预报。广州热带海洋气象研究所(简称热带所)当仁不让,凭借深厚的技术力量,克服重重困难,在亚运开幕式前,海心沙街区数值预报系统终研发成功试运行。
短时间完成时空分辨率的双重突破
精细化预报不仅是亚运的要求,也是社会发展的需要。广州热带海洋气象研究所较早前就开展了相关研究,精细化预报技术基础雄厚,高时空分辨率在技术上是可以做到的。“按我们目前的技术水平,街区数值预报模式运算一次大概需要二十几分钟,时间分辨率能达到半小时”,热带所工程师戴光丰介绍说。
高空间分辨率是海心沙街区模式的精彩之笔,也是需突破的关键技术。目前业务运行的数值预报模式GRAPES最高水平分辨率为3km,而海心沙街区模式水平分辨率则达到了米级,堪称跨越式的进步。在垂直方向上,街区模式还提供了20层不同高度上的风场预报。
实现高空间分辨率技术难点主要有二,首先如何获取可以用到模式中的地面建筑数据,要获取这些数据就相当困难。再者,如何嵌套GRAPES模式与街区预报模式是难点中的难点。
“接到任务时离开幕式只有一个星期的时间,不过还是赶在11月10日下午出了第一张预报图”,戴光丰工程师自豪地说。如此短的时间内,攻克如此多的技术难题,没有雄厚的技术准备,没有研究团队的精诚协作,没有研究人员的激情奉献,是不可思议的。
是如何的一张预报图?
在亚运会气象服务网上,可以看到这张凝聚了研究人员心血和智慧之图——海心沙边界层各层风场分布图。图上标出了亚运开幕式所在地海心沙岛周围区域(烟花燃放区域)主要建筑,一个个小箭头形象地指示了风向,不同颜色区域表示不同的风速区,形成了三维动画,形象化地展示了风场的时空变化分布的情况。
海心沙街区数值预报系统为亚运开幕式现场风预报提供了重要的技术支撑,预报专家反馈良好,对该模式给予了高度的评价。据戴光丰工程师介绍,在未来技术成熟后,将增加其他气象要素的预报,最终形成综合多气象要素的街区数值预报系统。