文章聚焦成都世运会气象保障,介绍中国气象部门联合相关机构依托“超算+AI”技术构建10米分辨率高精度网格预报系统,通过超算加速计算与AI优化数据处理,显著提升赛事期间气象预报的时效性与准确性,为国际盛会顺利进行提供科技支撑。

7月的成都,天府国际金融中心的玻璃幕墙映着蝉鸣,30公里外的龙泉山城市森林公园里,银杏叶在风里沙沙作响。再过23天,第三十一届世界大学生夏季运动会就要在这座”公园城市”拉开帷幕。而在看不见的云端,一场关乎赛事成败的”气象保卫战”早已悄然打响——中国气象局青藏高原气象研究院与成都市气象局的联合团队,正依托国家超级计算成都中心的”超算大脑”,用AI技术为世运会打造一套”分秒必争、毫米必准”的精准气象预报系统。
一、世运会的气象”高门槛”:为何需要”10米级”预报?
不同于普通城市的气象服务,大型国际赛事对天气的要求堪称”严苛”。成都世运会共设18个大项、269个小项,比赛场地覆盖东安湖体育公园、凤凰山体育中心、龙泉山山地自行车赛道等10余个分散区域,其中既有开阔的体育场,也有依山而建的自行车道,还有临水的皮划艇赛场。不同场景对气象要素的敏感度天差地别:
田径比赛的起跑和冲刺,需要精确到”秒级”的风速数据——风速每增加0.5米/秒,短跑成绩可能波动0.1秒;山地自行车的弯道骑行,对垂直风切变(不同高度风向风速的变化)极为敏感,1米/秒的垂直风切变就可能导致选手失控;赛艇比赛的水面阵风,则直接影响船桨入水的角度,微小的误差可能让运动员与奖牌失之交臂。
传统气象预报的”粗网格”模式已难以满足需求。过去,成都地区的气象预报网格分辨率多为5公里×5公里,相当于把整个城区看作一个”大水杯”,只能给出区域平均的气温、降水概率。但世运会需要的是”小茶杯”级别的精度——10米×10米的网格,相当于在3000平方公里的赛事核心区,每平方米都有独立的气象”身份证”。
“举个例子,东安湖体育中心的看台区与跑道区仅隔50米,但地表温度可能相差3℃;龙泉山自行车道的阴坡与阳坡,500米范围内降水概率可能从30%骤降到5%。”项目负责人、青藏高原气象研究院研究员李阳指着电脑上的三维气象图解释,”要捕捉这些细微差异,必须用’超算+AI’重构预报模型。”
二、从”算天”到”解天”:超算如何成为气象”超级管家”?
在国家超级计算成都中心的机房里,6000多个黑色机柜有序排列,每秒可进行10亿亿次运算的”天府”超级计算机正嗡嗡作响。这里,是全球气象领域最繁忙的”算天车间”之一。
传统气象预报的核心是数值预报模式——通过求解大气运动的偏微分方程组,模拟未来天气演变。但面对成都世博会的复杂需求,传统模式的”算力缺口”暴露无遗:要生成10米分辨率的网格预报,需要处理的数据量是传统5公里网格的1000倍,涉及地表粗糙度、植被蒸腾、城市热岛效应等2000多个参数。单靠人工调整参数、优化模型,至少需要数周时间,而世运会的筹备期只剩不到一个月。
“超算的价值,在于把’不可能的计算’变成’常规操作’。”成都市气象局首席预报员王莉打开超算调度平台,屏幕上的进度条正以肉眼可见的速度推进,”我们把全球最先进的WRF(天气研究与预报)模式与成都本地的气象观测数据(包括3000多个自动站、10部天气雷达、风云卫星数据)接入超算系统,相当于给模型装上了’高速处理器’。过去需要48小时完成的24小时预报,现在只需6小时就能输出结果。”
更关键的是,超算不仅能”算得快”,还能”算得细”。通过将城市建筑群、道路网络、绿地水体等地理信息进行三维建模,超算可以精准模拟”热岛效应”对局地气流的影响——比如,东安湖体育中心的玻璃幕墙会在午后反射大量太阳辐射,导致周边气温比郊区高2-3℃;凤凰山体育中心的屋顶绿化则会降低地表温度1-2℃。这些细节,正是传统预报难以捕捉的”城市微气候”。
三、AI”点睛”:让预报从”准确”走向”智能”
如果说超算是气象预报的”超级计算机”,那么AI就是给这台计算机装上了”智慧大脑”。在成都世运会的气象预报系统中,AI技术主要应用于三个关键环节:
首先是数据融合的”智能拼图”。气象观测数据来自卫星、雷达、地面站等不同设备,格式、精度、时空分辨率各不相同。过去需要人工筛选、插值、校正,耗时耗力。现在,AI算法可以自动识别异常数据(比如某自动站因故障上报的极端高温),并根据历史数据补全缺失值,将多源数据融合成一张”无缝隙”的气象底图。测试显示,AI融合后的数据准确率比人工处理提升15%。
其次是模式运行的”动态优化”。数值预报模式需要不断调整物理参数(如云凝结核浓度、地表反照率),以匹配实际大气状态。传统方法依赖经验公式,调整周期长。AI则可以通过机器学习,实时分析模式输出与实际观测的误差,自动优化参数设置。在最近的系统测试中,AI优化的模式对成都夏季强对流天气的预报命中率从72%提升至85%。
最后是预报产品的”场景化翻译”。气象预报的最终用户是赛事组织者和运动员,他们需要的不是”降水概率60%”这样的专业术语,而是”14:00-15:00龙泉山自行车道有零星小雨,建议选手提前10分钟涂抹防滑剂”这样的具体建议。AI的自然语言处理技术可以将复杂的数值预报转化为”赛事友好型”的短临预警,甚至能根据不同项目的需求(如赛艇需要水面风,网球需要体感温度)生成定制化预报。
四、实战演练:一场”完美预报”背后的科技支撑
6月20日,成都世运会迎来首次”气象压力测试”——龙泉山山地自行车赛道迎来强对流天气过程。按照传统预报,当天下午的降水概率为40%,但超算+AI系统提前2小时发出预警:”13:30-14:30,赛道K3至K5段将出现短时强降雨,最大小时雨强20毫米,伴随6-7级阵风。”
赛事指挥部立即启动应急预案:调整该时段的比赛顺序,将山地自行车越野赛的竞速赛提前至上午完成;在易积水路段增设排水泵;向参赛选手推送”防滑提示”。最终,比赛在雨势增强前顺利完成,没有出现因天气导致的延误或安全事故。
“这次测试验证了系统的可靠性。”李阳翻开测试报告,上面密密麻麻记录着200余组对比数据,”与传统模式相比,超算+AI系统的10米分辨率预报在温度、风速、降水等关键要素的误差率降低了30%,短临预报(未来2小时)的命中率提升了25%。”
五、从世运会到”全场景”:成都气象的”科技突围”
成都世运会的”气象创新”,不仅是一次赛事保障的胜利,更是中国气象事业向”精准化、智能化”转型的缩影。随着超算能力的持续提升(预计2025年”天府”超算的算力将再提升30%)和AI技术的深度应用,类似的”气象智慧”正从大型赛事延伸到城市治理的各个领域:
——在城市内涝预警中,10米分辨率预报可以精准定位积水点,提前2小时疏散车辆;
——在新能源发电调度中,AI可以预测光伏电站所在区域的云量变化,优化电力输出;
——在生态保护中,超算+AI可以模拟不同气候情景下的植被演变,为公园城市建设提供科学依据。
正如成都市气象局局长陈明所说:”世运会是检验气象科技的’试金石’,更是推动气象服务升级的’催化剂’。当’超算+AI’成为气象预报的’标准配置’,我们不仅能守护一场赛事的精彩,更能为城市的每一个角落、每一类人群,提供’量身定制’的气象服务。”
再过20天,当世运会的圣火在成都点燃,观众们关注的或许是运动员的拼搏瞬间,是赛场的欢呼雀跃。但在看不见的云端,”超算+AI”组成的气象卫士正24小时运转,用每秒亿亿次的计算、每毫米级的精准,为这场国际盛会编织一张”安全防护网”。这,就是科技赋能体育的魅力——让每一次突破极限的背后,都有”中国智造”的坚实支撑。