每年汛期,，超標(biāo)洪水、水庫風(fēng)險,、山洪災(zāi)害最易造成損失,，根據(jù)雨情水情超前調(diào)配資源、部署應(yīng)對,，事關(guān)生命安全,。

農(nóng)業(yè)干旱、低溫冷害等威脅我國糧食安全,，提前知悉雨溫趨勢針對性作業(yè),，關(guān)乎農(nóng)民“錢袋子”。

……

這些工作往往要提前半個月甚至一個季度部署,，準(zhǔn)確的氣候預(yù)測,，是決策的重要參數(shù)。

氣象工作者,，已為發(fā)展獨立自主的氣候預(yù)測模式付出數(shù)十年努力,。今年11月，進(jìn)入準(zhǔn)業(yè)務(wù)化運行的我國第三代氣候模式,，得到“整體性能同類先進(jìn),，部分性能國際領(lǐng)先”的權(quán)威評價。

防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對氣候變化的更好支撐

氣候模式是開展氣候預(yù)測的客觀工具和手段,。1995年起,，國家氣候中心啟動我國第一代季節(jié)氣候預(yù)測以及月動力延伸氣候預(yù)測業(yè)務(wù)系統(tǒng)研發(fā)，2005年投入業(yè)務(wù)化運行,。如今,，第三代氣候模式，即次季節(jié)-季節(jié)-年際尺度一體化氣候模式預(yù)測業(yè)務(wù)系統(tǒng) （下稱BCC-CPSv3系統(tǒng)）全部研制完成,。

“公眾常見天氣預(yù)報可預(yù)報性在8天左右,。超過這個時間，就要用氣候預(yù)測描述未來一段時間里的平均狀態(tài),，如溫度偏高偏低,、降水偏多偏少及概率等。月,、季和跨季節(jié)尺度對降水,、溫度等的預(yù)測性能，是國際評價氣候模式的焦點,?！睔夂蛳到y(tǒng)模式和次季節(jié)至季節(jié)氣候預(yù)測攻關(guān)團(tuán)隊負(fù)責(zé)人、國家氣候中心研究員吳統(tǒng)文介紹,。

國際次季節(jié)至季節(jié)氣候預(yù)測計劃（S2S）是世界氣象組織,、英國、美國,、日本等共同參與的次季節(jié)至季節(jié)氣候預(yù)測研究改進(jìn)平臺,，國家氣候中心作為我國唯一的業(yè)務(wù)單位參與其中。

在平臺上,，各國模式預(yù)測結(jié)果可實時比較,。BCC-CPSv3系統(tǒng)中的次季節(jié)-季節(jié)預(yù)測子系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)業(yè)務(wù)運行后，團(tuán)隊將其2005年至2019年3月1日起報,，預(yù)測每年3月至8月的氣候預(yù)測回報結(jié)果 （防汛抗旱最關(guān)注的汛期氣候預(yù)測結(jié)論）,，與我國第二代氣候預(yù)測系統(tǒng)，以及歐洲中期數(shù)值預(yù)報中心,，英國,、美國、日本等國系統(tǒng)回算試驗結(jié)果進(jìn)行比較,，全面對比,。

評估分析結(jié)果令人振奮,。大量客觀數(shù)據(jù)表明,，BCC-CPSv3系統(tǒng)對月尺度的溫度、降水和大氣環(huán)流等的預(yù)測能力整體優(yōu)于現(xiàn)有月尺度模式預(yù)測業(yè)務(wù)系統(tǒng)，對季節(jié)尺度MJO季節(jié)內(nèi)振蕩的預(yù)測技巧提升顯著,，對季節(jié)尺度的我國溫度與降水,，以及西太平洋副熱帶高壓、亞洲季風(fēng)指數(shù),，ENSO指數(shù),，全球海冰面積等一些關(guān)鍵指標(biāo)具有較高的預(yù)報技巧。

“氣候預(yù)測性能和多個業(yè)務(wù)指標(biāo)明顯高于現(xiàn)有業(yè)務(wù)模式,，整體性能達(dá)到國際同類預(yù)測模式系統(tǒng)先進(jìn)水平,，特別是對我國東部夏季降水以及影響我國氣候的亞洲季風(fēng)指數(shù)等的預(yù)測性能國際領(lǐng)先?！痹?1月的系統(tǒng)評審會上,，以中國科學(xué)院院士吳國雄為組長的專家組如是評價。

自主研發(fā)攻克多個關(guān)鍵問題

現(xiàn)代天氣預(yù)報和氣候預(yù)測,，均為通過計算機(jī)代入初值對大氣物理過程方程進(jìn)行求解,，進(jìn)而得出結(jié)論。但二者考慮要素不同,，氣候預(yù)測面向各個圈層,，需處理的關(guān)系更加復(fù)雜。

“國際上不同的氣候模式中基本物理方程是相似的,，但求解算法和對物理過程描述可能有所差別,，需要結(jié)合本地特點做大量試驗研究?！眳墙y(tǒng)文介紹,，對算法的求解處理，對物理過程描述公式的完善,，是氣候預(yù)測核心技術(shù)所在,。

相較于我國上一代系統(tǒng)，BCC-CPSv3系統(tǒng)在物理過程參數(shù)化方面得到提高和優(yōu)化,。如“雙赤道輻合帶”偏差是國際上海-汽耦合模式普遍存在的問題,，這會導(dǎo)致模式中南太平洋雨帶過度向東延伸。新方案通過對邊界層和淺對流過程參數(shù)化方案進(jìn)行改進(jìn)和發(fā)展,，顯著提高了云和降水的模擬能力,，“雙赤道輻合帶”偏差顯著減小。系統(tǒng)還在大氣分量模式,，陸面分量模式,，海洋、海冰分量模式,，多圈層耦合同化子系統(tǒng)等模式物理過程自主研發(fā)上取得重要進(jìn)展,。

模式分辨率提升是求解方程,、描述過程的基礎(chǔ)。解決分辨率提升相關(guān)科學(xué)問題后,，目前模式分辨率從上一代的全球110公里提升到全球45公里,，垂直分辨率從26層提高到56層（越精細(xì)對過程的描述越準(zhǔn)確），優(yōu)化了模式動力框架算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等,，整體性能得到提升,。

同化能力強弱決定了初始場精準(zhǔn)與否。BCC-CPSv3系統(tǒng)采用的多圈層耦合同化子系統(tǒng)實現(xiàn)了對海洋,、海冰,、大氣多源資料的協(xié)調(diào)同化，為模式運算夯實基礎(chǔ),。

這些成就,，都是自主研發(fā)、集智攻關(guān)的成果,。

“氣候模式非常龐雜,，是面對巨大不確定性進(jìn)行試驗的過程?！?吳統(tǒng)文介紹,，幾乎每項工作都需長時間鉆研，經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)論推翻設(shè)想的情況,。真正做到國際認(rèn)可,、效果優(yōu)異，團(tuán)隊成員默默無聞作出了大量研發(fā),?！按蠹s5年時間做模式，5年時間業(yè)務(wù)應(yīng)用,，真正的十年磨一劍,。”

提升氣候預(yù)測能力任重道遠(yuǎn)

面向未來,，吳統(tǒng)文介紹,，需繼續(xù)研發(fā)下一代高分辨率氣候系統(tǒng)模式，繼續(xù)提升模式水平和垂直分辨率,，以及海洋水平分辨率,。還需改進(jìn)發(fā)展模式動力框架，解決目前模式運算效率較低的問題,；進(jìn)一步完善青藏高原及周邊復(fù)雜下墊面的模式物理過程,，提升對我國氣候的精準(zhǔn)預(yù)測能力。此外,，還需解決平流層溫度和風(fēng)場在高緯度偏差較大,，對流層上層溫度偏冷,，海冰系統(tǒng)性偏多、偏少,，ENSO模擬周期偏短等問題,。

目前,，氣候模式預(yù)測對人類活動引起的變化都以固定值作為參數(shù),。但碳、氮循環(huán)等生物化學(xué)過程對氣候預(yù)測的影響會更加顯著,，吳統(tǒng)文認(rèn)為,，這需要在地球系統(tǒng)模式中開展預(yù)測工作。

在BCC-CPSv3系統(tǒng)中,，地球系統(tǒng)模式 BCC-ESM1研發(fā)已取得進(jìn)展,，后續(xù)團(tuán)隊將繼續(xù)加強模式研發(fā)，增加平流層大氣化學(xué)過程,，增強對氣溶膠,、臭氧等大氣環(huán)境污染的模擬和預(yù)測能力。

此外,，團(tuán)隊還將繼續(xù)深入研究關(guān)鍵海氣耦合因子對東亞次季節(jié)至季節(jié)預(yù)測的協(xié)同作用,，評估新一代氣候預(yù)測模式在關(guān)鍵要素、因子和過程的模擬預(yù)測能力,，改進(jìn)完善季節(jié)內(nèi)氣候事件,、災(zāi)害事件的監(jiān)測預(yù)測預(yù)警的業(yè)務(wù)能力，提升其在防災(zāi)減災(zāi),、生態(tài)文明建設(shè)等領(lǐng)域的應(yīng)用成效,。

 信息來源：中國氣象報