“多圈層”的地球系統(tǒng)預報要來了！將怎樣改變你的生活？

12月18日，中國氣象局召開《地球系統(tǒng)預報發(fā)展戰(zhàn)略（2025—2035年）》（以下簡稱《戰(zhàn)略》）新聞發(fā)布會。21世紀經(jīng)濟報道記者了解到，《戰(zhàn)略》是我國面向未來十年地球系統(tǒng)預報發(fā)展的頂層設計與行動綱領，系統(tǒng)規(guī)劃了八大重點任務，目標是到2035年，建成自主可控、國際先進的地球系統(tǒng)預報體系。

地球系統(tǒng)預報與傳統(tǒng)預報有何異同？地球系統(tǒng)數(shù)字基礎設施建成后的作用是什么？又將在哪些場景中發(fā)揮關鍵作用？

（資料圖）

從“大氣”到“多圈層”

發(fā)布會上，中國氣象局地球系統(tǒng)數(shù)值預報中心主任龔建東介紹，地球系統(tǒng)預報是將地球各個圈層作為一個相互耦合的整體，在統(tǒng)一框架下對大氣、海洋、陸地、冰凍圈和生物圈等多圈層進行綜合模擬和預測的預報體系。

記者從發(fā)布會上獲悉，地球系統(tǒng)預報與傳統(tǒng)預報在基礎理論和技術體系上一脈相承，同樣依托觀測資料、物理規(guī)律和高性能計算支撐。

“傳統(tǒng)預報主要聚焦大氣、側重天氣現(xiàn)象刻畫，而地球系統(tǒng)預報通過融合數(shù)值模式、人工智能和數(shù)字孿生等先進技術，實現(xiàn)對多圈層相互作用及其反饋機制的整體表征，不僅拓展了預報對象的覆蓋范圍，也更加注重風險形成、演變和影響評估，能為防災減災、應對氣候變化和服務經(jīng)濟社會發(fā)展提供更有力的科技支撐。”龔建東表示。

值得注意的是，要打造世界先進水平的地球系統(tǒng)預報，還需要在一批關鍵核心技術上實現(xiàn)突破。

龔建東指出，首先是研發(fā)大氣—海洋—陸面—冰凍圈—生物圈—社會經(jīng)濟全耦合的地球系統(tǒng)模式，重點突破全球公里級、區(qū)域百米級的大氣模式，緊密耦合多圈層分量模式，同時強化觀測資料的有效應用。二是人工智能預報模型實現(xiàn)深度創(chuàng)新，重點是在天氣—氣候一體化模型研制、多圈層耦合以及端到端應用等方面實現(xiàn)突破。三是數(shù)值預報與人工智能要實現(xiàn)深度融合，有效提升模型的預報精度和運算效率。

“到2035年，力爭中國地球系統(tǒng)預報的核心能力整體達到世界先進水平。”龔建東表示，這體現(xiàn)在，全面建成數(shù)值預報與人工智能優(yōu)勢互補、融合統(tǒng)一的地球系統(tǒng)預報體系，實現(xiàn)全球公里級和局地百米級地球系統(tǒng)模式業(yè)務運行，能夠提供多圈層全覆蓋、從分鐘到月季年和年代際的無縫銜接的預報產(chǎn)品。在應用方面，除了提供更為精準的國內氣象預報服務，中國的地球系統(tǒng)預報產(chǎn)品、技術也將支持共建“一帶一路”國家防災減災。

打通跨部門、跨地域、跨層級數(shù)據(jù)壁壘

“地球系統(tǒng)數(shù)字基礎設施是支撐地球系統(tǒng)預報高質量發(fā)展的關鍵公共基礎設施。它主要包括三個部分：多圈層數(shù)據(jù)基礎底座、多圈層耦合模型和開放共享的數(shù)據(jù)與服務平臺。”發(fā)布會上，中國氣象局預報預測司司長梁豐對記者介紹。

梁豐表示，多圈層數(shù)據(jù)基礎底座是指，依托氣象衛(wèi)星、地面觀測站、海洋探測器等各類設備，全面收集大氣、海洋、冰川、人類活動、植被等地球多圈層數(shù)據(jù)，構建全要素、高質量的數(shù)據(jù)資源譜系，為研發(fā)與業(yè)務應用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)支撐。

多圈層耦合模型，是以數(shù)值預報與人工智能融合模型為技術骨架，借助“超智融合”算力底座實現(xiàn)高精度運算，實現(xiàn)對地球系統(tǒng)的過去狀態(tài)真實重現(xiàn)、現(xiàn)在狀態(tài)準確模擬、未來情景科學推演的綜合性智能支撐系統(tǒng)。

開放共享的數(shù)據(jù)與服務平臺，將主動對接國家數(shù)據(jù)基礎設施樞紐及行業(yè)節(jié)點，打通跨部門、跨地域、跨層級數(shù)據(jù)壁壘，形成共建共用共享的地球系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源池，推動應用服務從仿真模擬向影響評估、決策支撐延伸。

“這套具有完全自主知識產(chǎn)權的地球系統(tǒng)數(shù)字基礎設施建成后，將極大地推進部門間數(shù)據(jù)的智能融合與共享服務。”梁豐指出，一方面，將有效促進地球系統(tǒng)相關學科的深度融合，打破氣象、海洋、地質、生態(tài)、社會、經(jīng)濟等學科間的壁壘，推動地球系統(tǒng)科學的交叉研究；另一方面，將為行業(yè)部門提供高精度的地球系統(tǒng)數(shù)字基座，有效支撐防災減災、共建“一帶一路”倡議、應對氣候變化、生態(tài)保護、碳達峰碳中和等國家重大部署，更好賦能數(shù)字時代的經(jīng)濟社會發(fā)展。

服務碳排放評估與減排路徑優(yōu)化

梁豐表示，《戰(zhàn)略》的核心價值在于通過科技進步，系統(tǒng)性提升氣象預報服務能力，使其在精準性、豐富性和可靠性方面實現(xiàn)跨越，更有效地支撐百姓生產(chǎn)生活與國家發(fā)展全局。

具體體現(xiàn)在三大方面。第一，更精準的天氣預報將顯著提升生活便利與安全保障水平。依托高分辨率數(shù)值模式、人工智能模型技術，將有效提升強降雨、雷暴大風、冰雹、寒潮等災害性天氣的預報能力，這將直接服務于防災減災決策與行動。例如，在臺風或暴雨來臨前，為人員轉移、物資調配和應急避險提供科學依據(jù)；在山洪泥石流發(fā)生前，為高風險地區(qū)民眾提供更長的氣象風險預警時間提前量；幫助公眾基于精準的寒潮、高溫預報，科學規(guī)劃出行、調整戶外活動并采取有效防護措施，切實降低災害風險。

第二，更豐富的預報要素將深度賦能經(jīng)濟社會發(fā)展。氣象業(yè)務鏈條將從傳統(tǒng)的天氣氣候領域，持續(xù)向氣象相關行業(yè)領域延伸。例如，為無人機、通航等低空經(jīng)濟活動提供精細化氣象保障，確保飛行安全與效率；為航海路線規(guī)劃優(yōu)化或是惡劣天氣下的陸路交通管控提供服務，來提升交通運輸系統(tǒng)整體效能；還可以通過公里級預報與強對流短臨預警技術，提升風、光發(fā)電預測的精度和電網(wǎng)的氣象災害防御能力。

第三，更可靠的地球系統(tǒng)預報是應對氣候變化與生態(tài)文明建設的核心科學支撐。通過對地球系統(tǒng)多圈層相互作用和極端天氣氣候事件發(fā)生機理的深入研究，可以為科學評估氣候變化風險、制定國家適應戰(zhàn)略提供科學依據(jù)。地球系統(tǒng)預報的長期氣候預測能力，將有效服務于碳排放的科學評估與減排路徑的優(yōu)化，為實現(xiàn)國家“雙碳”目標提供有效支撐。地球系統(tǒng)預報也將助力構建氣候適應型社會，例如，可以用于指導城市規(guī)劃以增強應對暴雨積澇、高溫熱浪等氣候風險的韌性；可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局調整、災害風險防控以及保障國家糧食安全等提供前瞻性的科學依據(jù)等。