新闻资讯

气象专题

公众互动

官方微博 官方微信

您当前的位置:首页»新闻资讯 »气象要闻»北京城市气象研究院深化改革纪实

北京城市气象研究院深化改革纪实

日期:2018-12-17 16:39:52

12月13日,北京城市气象研究院(简称城市院)正式挂牌成立。这是中国气象局与北京市人民政府开展部市合作,共同推动气象科技协同创新能力建设的重要成果,是国家级专业气象研究所深化改革的重要一步,也是中国气象局下设研究所中第一个实现“所改院”的科研机构。

近些年,面临“围绕核心技术研发力量不足”“区域中心对专业所管理主体责任不够”“区域协同、带动和辐射不够”“评价多变且导向作用不够”等发展阵痛,城市院直面挑战,通过从局属各单位调剂空缺事业编制以及聘请专家等方式,力争实现研究人员队伍达到122人的规模,并且坚持优势和特色研究领域,提升核心业务支撑能力,形成科研院所应对瓶颈的范本。

合抱之木,生于毫末;九层之台,起于垒土。如果将“所改院”的成功比作宏伟的大厦,其科研力量、制度建设、文化积淀无疑是坚实的基石。

“用得上”的技术力量

十几年前,三十岁出头的陈明轩被城市院两次派往美国国家大气研究中心(NCAR)进行中长期访问交流。那时,国内的高分辨率数值模式还没使用天气雷达资料,只能进行1天至3天的天气尺度预报,而客观自动的精细短临预报业务系统几乎是空白。预报员只能在雷雨天气发生时使用雷达图像进行“看图说话式”预报。而美国多普勒天气雷达布局早、短临预报科研技术积累久,并且其短临预报技术在当时处于国际领先水平。作为刚入这一行不久的年轻人,陈明轩形容此行“大开眼界”。

于是,像陈明轩这样的一批年轻人决心解决客观自动短时和临近预报技术问题。这也成为了城市院开展最早的深度国际合作计划内容。

陈明轩等人通过与美国国家大气研究中心等国际知名机构的深度合作和联合研发,赶在2008年北京奥运会前,搭建起了北京自动临近预报系统(BJ-ANC)和北京快速更新循环数值预报系统(BJ-RUC),在北京地区首次实现了应用新一代天气雷达等多源数据的客观自动临近预报,以及快速同化多源局地数据的高分辨率数值预报。

从2011年起,他们将北京周边6部雷达的资料同化进模式,并逐步同化北方的42部雷达资料,实现北方区域3公里分辨率、3小时更新的短时数值预报。到今年,他们一方面致力于全国雷达资料快速同化技术研究,力争实现1小时更新循环短时数值预报;另一方面,着力开展区域雷达资料快速更新循环四维变分同化技术研发,力争实现10分钟更新临近数值预报,以期取代传统的外推临近预报技术。这样不但能预报雷达回波的局地生消,还能对低层风场、温度场、不稳定量等热动力和微物理变量进行精细诊断和临近预报。

这就是城市院倾力打造的睿图模式体系中的短时和临近数值预报子系统。今年汛期,该系统发挥了作用。6月26日,下击暴流导致北京出现大风;8月8日,北京出现局地强降水。睿图系统在强天气发生之前就对其作出准确预报。“灾害天气发生时才能预报未来几小时天气变化”的状况将逐步成为过去。

除此之外,城市院在超大城市边界层三维结构、城市天气气候精细化特征、人类活动对城市气候影响、城市陆面模式、城市对降水和雾-霾影响机理等领域取得突破。这些科研成果,都在逐渐应用到睿图模式体系中,不断提高预报准确率。

“我中有你”的机制支撑

“睿图实际上就是科研服务业务发展的最好例证。预报员已经越来越难以离开它了。”北京市气象局副局长王迎春说。对于北京市气象局而言,做好重大活动气象保障是一项硬指标,短临预报则是刚需。这也是城市院大力研发睿图的原动力,是解决科研和业务“两张皮”的重要抓手。

气象科研和业务本就应该是一个整体,你中有我,我中有你。城市院院长苗世光描述的一个场景,足以说明何为整体。在将北京X波段雷达资料同化进睿图模式之初,科研人员并没有考虑到雷达硬件的影响,而随着北京市人工影响天气办公室和探测中心成员的加入,雷达硬件质控也被重视起来。通过与雷达厂商配合改进雷达天线罩和信号处理算法等工程措施,北京X波段雷达探测数据质量得到了提高,从而使研发体系更完整。

最初,城市院以项目为纽带,与气象业务人员合作;随着合作的深入,业务应用研发中试基地得以建立,“不唯职称和论文,而重科技成果转化”的意识日渐成为主流;通过调剂编制,最终真正实现了科技业务人员“你中有我,我中有你”。

“从项目聚集、团队聚合的物理反应,变成了科研强有力支撑业务的化学聚变。”王迎春说,这种聚变正是首都气象提出的“大科技”格局。

随着气象现代化以及人工智能等IT技术的发展,转折性、高影响天气更多地需要科技支撑,靠人“盯”的传统模式将被打破。全局都以科技为先,城市院数值预报的研发恰如一条科技链条,从观测、信息化传输、数据质量控制,到资料快速同化、关键物理过程、产品融合和解释应用,既有科学,又有工程,覆盖整个业务,能够成为整合全局资源、带动业务发展的利器。

在这种背景下,2016年,一次面向北京气象部门的科研人员竞聘上岗,使城市院的编制数量从50个调增至80个,为“所改院”奠定了基础。今年,各单位调剂42个空缺事业编制增加到城市院,调整后总编制达到122个,研发团队进一步壮大,从而能够更好地反哺业务。

“不刷脸”的文化积淀

城市院之所以能在国家级专业气象研究所深化改革中拔得头筹,不仅靠坚实的科研实力和强有力的保障机制,更深层的原因在于科学家的文化积淀。

“没有业务需求促进的科研是没有生命力的,而缺乏科研的业务服务则缺乏后劲,城市院正持之以恒地将这种认识转化为行动。”王迎春把这种文化积淀形容为城市院的“魂”。

多年来,每当有科研人员在市气象局会商室看到由自己提供的预报支撑产品时,总能感到特别愉悦。“不刷脸,不浮躁,不是竞争而是团结。”城市院的几任负责人都对此达成了共识。也因此,城市院用了二十年时间,从BJ-ANC、BJ-RUC的奠基,逐渐打造出睿图模式体系的“大楼”。

每一步都脚踏实地。要对标国际先进,城市院就通过建立中外双首席制度引进国际大咖。美国圣何塞州立大学教授罗伯特·伯恩斯坦就是其中之一。2012年以来,伯恩斯坦每年都会在城市院工作好几个月。他针对“城市影响降雨”形成一套假设理论,并通过开展京津冀复杂下垫面强降水及雾霾观测科学试验(SURF)获取的观测事实予以验证。在城市院,伯恩斯坦倾心工作指导年轻科研人员,回美国后还会经常召开视频会议讨论关键科学研究问题。最终试验发现,在强热岛条件下,降水集中分布在城区及附近,在弱热岛条件下,降水集中分布在城区周围,出现“分叉现象”。

为带动区域发展,在城市院牵头下,华北区域气象中心联合东北、西北、新疆区域气象中心,以睿图模式体系为基础,组建大北方区域数值模式体系协同创新联盟。“发挥沈阳大气环境所卫星资料同化、兰州干旱所和新疆沙漠所干旱半干旱地区陆面过程、内蒙古自治区气象台模式检验等方面的优势和特长,对大北方气象业务形成强有力的支撑。”苗世光说。

正如城市院的院训——明德、尚研、求是、创新,这种情怀或许是国家级专业研究院所深化科技体制改革成功的宝贵“资源”。(中国气象报社孙楠)