11月3日，2020年度國家科學技術獎勵大會召開，作為氣象領域的“國之重器”，“區(qū)域/全球一體化數值天氣預報業(yè)務系統(tǒng)”榮獲國家科學技術進步獎二等獎。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)布的預報已傳遍全國。

人們也許對此習以為常，但仔細想想，就會發(fā)現這并不平常。能夠較為準確地預測大氣活動，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，對中國數值預報研發(fā)人員來說，既是對過往努力的肯定，也是催人奮進的鼓點。

時代的抉擇——

中國要有自己的數值預報

30多年前，在蘭州大學數值預報課堂上，年輕的沈學順見識了數值預報字面意義上的宏大——老師抱著一大摞從美國帶回來的紙質方程代碼，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，被《自然》雜志稱為“一場靜悄悄的革命”的數值天氣預報，正在全球如火如荼開展。

數值天氣預報，是基于數學物理學方法客觀定量計算未來天氣演變的科學。100多年前，其概念推出；上世紀50年代，試驗取得成功；到20世紀70年代，國際數值天氣預報實現業(yè)務應用。

從某種意義上說，數值預報系統(tǒng)性能的好壞、研發(fā)能力的高低，是決定氣象現代化水平的關鍵。

在這種共識“驅策”下，我國數值天氣預報研究從1954年起步。除了進行理論探索及研發(fā)試驗外，1980年我國還建成短期數值天氣預報業(yè)務系統(tǒng)。進入千禧年，中國氣象局黨組做出數值天氣預報業(yè)務發(fā)展技術路線走適合中國國情、由國外引進為主轉為自主開發(fā)為主的重大決策?！爸袊凶约旱臄抵殿A報，必須掌握氣象業(yè)務核心科技，這是我們氣象人的共同愿望?！彪S著團隊不斷壯大，如今已是“區(qū)域/全球一體化數值天氣預報業(yè)務系統(tǒng)”研發(fā)團隊負責人、中國氣象局數值預報中心（以下簡稱“中心”）副主任的沈學順，也早在新千年初主動選擇回國從事數值預報研究。

數值預報模式復雜、系統(tǒng)內部各分量之間聯(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)展數值天氣預報的路線一開始就非常明確?！敝行母敝魅锡徑|回想起前輩們的計劃書，“一開始設定了比較好的技術架構和目標，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20多年、科研人員付出無數心血的漫長跋涉。

“往大了說，我們有幸趕上了這個時代，這是國家重視科技發(fā)展的時代，也是中國氣象局重視數值預報的時代，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隊的力量，“10年，20年，怎么走過來的，可能每個人自己心里才最清楚?！?/p>

從“零”到“一”再到“卓越”——

要做就做世界領先的

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

張林于2004年加入團隊，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，這在國內尚屬空白?！八木S變分涉及模式動力框架的切線和伴隨過程、并行計算、大數據等，技術難度很大?！饼徑|說。

最難的時候，研發(fā)甚至停滯兩年無法推進。思想起伏和不同聲音并非沒有。2013年，數值預報團隊專門就技術路線開會?！耙菹聸Q心做四維變分。”孫健回憶道，“現在做完了回頭再看，大方向沒錯?！?/p>

隨著2018年7月全球四維變分同化系統(tǒng)實現業(yè)務化，我國進入資料同化技術主流行列，成為繼歐洲中期天氣預報中心（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)務中心。

在研發(fā)過程中，這樣的波折并非個例。但與團隊其他成員一樣，中心模式研發(fā)室副主任韓威一直記得團隊成立的初心，“無論從中國氣象局層面還是團隊層面，我們要做的都是世界領先的數值預報中心?！?/p>

自2010年中心成立至今，他們已高質量完成一系列重大核心攻關任務，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、預估修正半隱式半拉格朗日算法等一批擁有自主知識產權的核心關鍵技術，建成以中國氣象局全球同化預報系統(tǒng)（以下簡稱“CMA-GFS”）為核心，高低分辨率搭配適當、確定性和集合預報有機結合的完整數值天氣預報業(yè)務體系?！拔覀兊臄抵殿A報一定要能走上國際，推動氣象強國建設?！鄙驅W順說。

當然，建造如此龐大的復雜系統(tǒng)工程，不僅要向“領先”沖刺，還要對業(yè)務鏈條上的每個環(huán)節(jié)“精心打磨”?！拔覀兙拖裨谧鰵庀蠊I(yè)產品，需要打磨，更要一點點迭代?！笔卦谶M入業(yè)務前的最后一個關口，每年汛期前，中心系統(tǒng)業(yè)務室副主任胡江凱的團隊最希望的就是盡快完成系統(tǒng)升級。團隊里最流行的一句話，是男足國家隊臨近比賽結束時，解說員常說的那句“留給你的時間不多了”?！暗覀兠看味技影嗉狱c實現了?！焙瓌P說，“就像高鐵飛馳，軌道上的每顆螺絲釘都很重要?！?/p>

用得好才是硬道理——

數值預報是硬碰硬，每天都在被檢驗

每一天，數值天氣預報業(yè)務體系按時按點產出海量產品，除了為部門內的氣象業(yè)務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天不間斷數值預報數據產品，為“一帶一路”沿線20多個國家和地區(qū)提供氣象災害預報預警產品支撐。

這是數值預報必須面對的“戰(zhàn)場”?！把邪l(fā)數值預報這件事是實實在在的，來不得半點虛假?！鄙驅W順說。

2016年CMA-GFS投入業(yè)務，預報性能持續(xù)提升，在同臺競技中，北半球可用預報時效與歐洲中期天氣預報中心（ECMWF）和美國國家環(huán)境預報中心（NCEP）的差距逐年減小。2019年7月，中國氣象局中尺度天氣數值預報系統(tǒng)（以下簡稱“CMA-MESO”）實現全國范圍3公里分辨率業(yè)務化運行，次月9公里分辨率的中國氣象局區(qū)域臺風數值預報系統(tǒng)實現業(yè)務運行，“首戰(zhàn)”即成功應用于超強臺風“利奇馬”的路徑捕捉預報。

“CMA-MESO從開始研發(fā)就以業(yè)務需求為引領，邊研發(fā)邊應用，收到預報員的反饋和診斷評估后，促進我們再研發(fā)?！敝行膮^(qū)域模式科科長黃麗萍解釋，“其中很大原因就是強對流數值預報產品不能依賴國外?！?/p>

及時將產品送到預報員平臺，成為數值預報科技成果業(yè)務轉化應用的堅強后盾，是中心系統(tǒng)業(yè)務室主任陳靜團隊的目標。在這個過程中，中心專門建立了業(yè)務用戶大會機制，創(chuàng)新應用推廣方式，推動行業(yè)內外用戶了解和更好地應用CMA系列數值預報產品?！懊磕晡覀冞€會專門到部分省份調研?！标愳o說，今年因為疫情調研推遲，后續(xù)打算改用視頻方式完成。

與業(yè)務的緊密結合不僅在“用戶關”，也延展到監(jiān)測階段。

　　迎戰(zhàn)超強臺風“利奇馬”期間，風云四號A星與數值預報隔空星-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)同化應用，有效改善模式的初始場，提高了臺風路徑及強度預報水平，成為國家級數值預報業(yè)務體系應對復雜天氣過程的一次生動實踐。

2020年6月，CMA-MESO升級至5.0版本，建立3公里分辨率逐3小時快速循環(huán)同化預報系統(tǒng)，全國192部實時業(yè)務雷達資料同化應用，國家級區(qū)域高分辨率數值預報系統(tǒng)實現公里級循環(huán)同化預報。

沈學順注意到今年極端天氣事件帶來的災害影響：“數值預報作為氣象預報的核心科技，要為國家安全和護佑百姓福祉做出貢獻?！?/p>

團隊的力量——

一個人走得快，一群人能走更遠

很多個夜晚，韓威踏進辦公大樓，都會看到沈學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?！?/p>

這是個秉承“攀登、堅持、奉獻、創(chuàng)新”精神，以打上“堅韌、踏實、奉獻、淡泊”標簽為豪的團隊。

“每個人都踏踏實實，都有科學家精神，做事很實在。”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。”中心模式研發(fā)室動力框架科高工蘇勇說，“但大家都堅守這份事業(yè)。”

并非沒有糾結。在陳靜面前流淚的團隊成員不止一兩位。2018年12月，隨著中國氣象局全球集合預報系統(tǒng)實現業(yè)務應用，我國自主研發(fā)的數值天氣預報體系補齊了最后一塊“拼圖”。

那是一段瘋狂的日子，為了保證業(yè)務運行，陳靜團隊幾乎一周七天“駐守”辦公室，沒日沒夜做了66組實驗。

“有人在我面前累到哭，我只能安慰說，熬過這段時間?！标愳o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在?！?/p>

令人欣慰的是，多年團結拼搏得到充分肯定。

2013年，數值預報創(chuàng)新團隊入選科技部“創(chuàng)新人才推進計劃重點領域創(chuàng)新團隊”。高分辨率資料同化與數值天氣模式創(chuàng)新攻關團隊在歷次第三方專家考核和終期評估中均獲得第一名。

在這個團隊里，不斷有人獲得全國優(yōu)秀科技工作者、全國三八紅旗手、全國巾幗建功標兵、中組部“萬人計劃”、政府特殊津貼、中國氣象局科技領軍人才、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。

“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，前輩們打下的堅實基礎，團隊持之以恒攻關，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)數值預報模式，建設我國自主培養(yǎng)的氣象科技創(chuàng)新隊伍，推動地球系統(tǒng)數值預報技術和業(yè)務高質量發(fā)展，今年9月30日，中國氣象局地球系統(tǒng)數值預報中心成立。

沈學順說，接下來將進一步發(fā)展數值預報技術，加深對地球系統(tǒng)的基本物理、化學和生態(tài)系統(tǒng)過程的認識，匯聚各領域研究成果。

（作者：趙曉妮 王美麗 谷星月 責任編輯：張林）