氣象衛星加密觀測的指揮官 由人類換成了它……

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2018年7月23日傍晚，

「一通電話」打到

新一代靜止氣象衛星風雲四號A星處。

驚喜之餘，

對方告知其名字為

GRAPES全球數值預報系統，

如此刻風雲四號在某區域

開展加密觀測，

可幫助人類對颱風「安比」

做出更準確的預報。

風四內心猶疑，

畢竟此前此類指令為人類發出。

後大膽一試，

果然如GRAPES所說。

已建立信任的兩位，

隨後24小時一直保持通話，

彼此互通有無，

GRAPES在超級計算機上

計算加密區域，

風雲四號收集第一手數據

交予GRAPES分析，

最終成功鎖定

颱風「安比」路線和風雨影響。

兩位攜手創造了一段佳話。

——《風雲傳》2018年7月之一則

風雲四號A星。來源：中國氣象網

想獲知此段歷史更多背後的故事，且聽兩位熟知內幕者分解，他們是：

中國氣象局數值預報中心

模式研發室副主任、風雲

四號衛星數值預報應用攻

關團隊首席專家韓威

數值預報資深專家

陳德輝研究員

事情的來龍去脈是這樣的。

1

GRAPES來當指揮官，能讓氣象衛星加密觀測效果事半功倍

氣象衛星在颱風登陸前後啟動加密觀測，是增強颱風監測預報效果的有效方法。不過，此前加密觀測區域一般是由預報員根據經驗劃定，而這一次是由GRAPES全球數值預報系統經過精確計算後得出的。

GRAPES在正式「打電話」之前，做了兩件事：

首先，它先確定出高影響天氣預報的目標區域；

其次，也是最關鍵的，GRAPES要針對目標區進一步計算出敏感區。

敏感區的特殊之處，在於它是使誤差預報增長最快的區域，在此區域內進行加密觀測能最大限度提高目標區的預報精度，達到事半功倍的效果。

此次應用的是GRAPES基於切線性和伴隨模式技術的奇異向量(SV)方法，為風雲四號劃定了30分鐘時間解析度的加密觀測範圍。

2

它倆的合作成功改進了颱風「安比」的預報效果

7月23日18時，GRAPES向3.6萬公里高空上的風雲四號氣象衛星發出指令，風雲四號上高光譜紅外大氣垂直探測儀(GIIRS) 針對敏感區開展加密觀測，觀測資料及時回傳，實時同化到GRAPES全球四維變分同化預報系統（4DVAR）中。

風雲四號搭載的世界首台靜止軌道紅外高光譜大氣垂直探測儀（GIIRS）能夠30分鐘進行一次區域大氣溫濕度三維探測，可以大大縮短探空資料獲取的時間間隔。

當初次加密觀測資料進入模式完成同化後，得到了新的初始場，GRAPES又可以計算出下一次的敏感區，並告知風雲四號，直至該災害性天氣結束。

3

它倆互動，是對國際先進科學計劃的創新實踐

這次風雲四號與GRAPES的「隔空互動」，還是對國際觀測系統研究與可預報性試驗（THORPEX 2002-2012）科學計劃中提出的互動式「觀測-預報」思想進行了一次創新實踐。

在這項世界氣象組織（WMO）提出為期10年的世界天氣研究計劃中，觀測預報一體化被寄予厚望，以加速提高1～14天高影響天氣的預報精度。

在傳統的天氣預報中，觀測網固定，觀測時刻定時。而互動式「觀測-預報」中，首先根據固定、定時的觀測做出預報，根據高影響災害性天氣預報的敏感性，在某些區域加強觀測，利用新增的觀測和已有的觀測數據再次做出預報，從而能夠更有效地提高高影響災害性天氣的預報準確率。

4

風四和GRAPES身上都有難得特質：快速探測能力和好的「消化系統」

此前，美國的大西洋風暴計劃、亞洲T-PARC（2008）計劃以及台灣大學吳俊傑教授團隊的追風計劃，上海颱風研究所的追風觀測，都曾針對颶風、颱風等高影響天氣進行加密觀測，但大多帶有科研性質。

如果要真正完成互動式「觀測-預報」，至少配備兩項：

高頻次觀測能力和一個能夠「消化、吸收」全新觀測資料的數值預報模式同化系統。

目前國外主要採用下投式探空或者飛機觀測，從確定敏感性區域到得到加密觀測資料的時間鏈條較長。我們很幸運的是，今年5月風雲四號投入業務應用，其搭載的世界首台靜止軌道紅外高光譜大氣垂直探測儀（GIIRS）能夠30分鐘進行一次區域大氣溫濕度三維探測，可以大大縮短探空資料獲取的時間間隔。

下投式探空。來源：蘋果日報

另外7月1日剛剛上線的GRAPES全球四維變分同化（4DVAR）系統也可謂來的很及時。與此前同化系統相比，它使用觀測資料總量較三維變分同化系統增加50%左右。

作為世界上少數幾個4DVAR業務化系統之一，GRAPES全球四維變分同化系統為更有效同化更多高時間頻次的常規資料和各類衛星資料，提供了一個很好的基礎平台。

「

後據多位內幕人士透露：

對於已是好友的兩位，此次互動只是一個開始，未來，它們將進行更多親切友好的會談。敬請期待。

」

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