问题:气溶胶污染过程预报难、算力成本高,早期预警亟需提质增效 气溶胶是悬浮大气中的固态或液态微粒——既来自沙尘、野火等自然源——也与燃烧排放、工业粉尘及气态前体物生成的二次颗粒物有关。它显著影响能见度、空气质量和公众健康,并通过辐射效应、云和降水过程反馈天气与气候系统。在实际业务中,沙尘暴路径与强度、雾霾累积与消散、野火烟羽远距离输送等过程变化快、影响范围广。传统预报模式面临"算得慢、算得贵、耦合不够"的瓶颈,难以同时兼顾预报精度与时效。 原因:多源排放与化学转化叠加,气溶胶与天气相互作用高度非线性 气溶胶预报的复杂程度与计算成本普遍高于常规天气预报。一上,气溶胶组分多、来源广,沙尘、硫酸盐、黑碳、有机碳等关键组分生成、转化、沉降与输送上路径各异。另一上,气溶胶与风场、边界层结构、湿度、降水等要素相互影响,存多尺度耦合效应。传统数值系统中,气溶胶与气象要素常分步或弱耦合处理,导致对快速演变过程、极端污染事件的刻画不足,也限制了业务部门对"何时发生、影响多大、持续多久"的提前研判能力。 影响:一分钟完成全球五天预报,为精准防灾减灾与健康防护赢得时间窗口 此次发布的全球气溶胶预报智能模型由中国气象科学研究院车慧正研究员和中国工程院院士张小曳团队联合多家国内外机构研制。模型基于42年、约12万时次的全球气溶胶再分析资料训练,可输出气溶胶关键组分的光学特性、地面浓度以及相关气象要素,并以约50公里的空间分辨率实现未来5天、每3小时更新间隔的全球预报,计算用时约1分钟。对业务部门而言,预报时效的大幅提升意味着在沙尘、野火烟尘跨境输送、区域性雾霾累积等场景下,可更早组织会商研判与联动响应,为交通出行、城市运行、公众健康防护和重点行业调度争取关键窗口期。 对策:推进科研与业务闭环落地,构建"监测—预报—预警—服务"一体化链条 该模型已形成从科研攻关到业务应用的链条化运行机制,在中央气象台以及陕西、宁夏等10余个省(自治区)气象部门落地应用,并在多次强沙尘过程的试运行、回放检验和实况服务中表现出提前5天的预报能力。模型已接入中国气象局"妈祖(MAZU)"全民早期预警云平台,开始面向全球提供预报服务。在全球气候变化背景下,极端天气气候事件叠加污染输送的不确定性上升,提升跨区域、跨部门的预警协同能力尤为重要。加快数据共享、完善业务检验体系、推动与空气质量监测及应急机制联动,将有助于把科技成果更快转化为治理效能。 前景:从"更早看见污染"迈向"更精细服务",助力全球早期预警合作 气溶胶预报正由单一污染预报走向气象—环境一体化服务的新阶段。随着更高分辨率观测数据与再分析资料的丰富、区域排放与地表信息的精细化,以及与传统数值模式的互补融合,相关预报产品有望在城市群精细化预警、重点行业减排调度、跨境输送风险研判各上发挥更大作用。面向全球服务的能力提升,也将为国际早期预警合作提供新的技术支撑,促进各国在灾害风险降低与公共健康保护领域形成更紧密协同。
这项科研成果反映了我国科技创新的硬实力,也展现了负责任大国的国际担当;从实验室到业务应用,从国内服务到全球共享,中国正以实际行动推动构建人与自然和谐共生的现代化格局,为全球可持续发展注入新的科技动能。