青春華章|中國算法為厄爾尼諾精準(zhǔn)“畫像”！河海大學(xué)這項(xiàng)預(yù)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)新突破
來源： 紫牛新聞
2025-10-10 17:56:00
在“2025年厄爾尼諾及氣候預(yù)測會商會”上，大屏幕上閃爍著一條代表厄爾尼諾演變的曲線，它正被最新的海氣耦合預(yù)測系統(tǒng)精準(zhǔn)描繪。這條曲線并非完全依賴國外模式，而是由河海大學(xué)研發(fā)的自主可控的海氣耦合同化與預(yù)測系統(tǒng)生成的。研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過對未來9個月熱帶太平洋海溫的集合預(yù)報，展示了對海洋與大氣演變過程的深度洞察能力。通過這一系統(tǒng)，科研人員能夠更加清晰地把握海氣相互作用對氣候異常事件的驅(qū)動機(jī)制，為政策制定者提供更科學(xué)、精準(zhǔn)的決策依據(jù)。
十年攻堅：從跟跑到并跑
“過去，我國的氣候預(yù)測在很大程度上依賴國外數(shù)值模式，這帶來了顯著的‘卡脖子’風(fēng)險?！焙雍４髮W(xué)海洋學(xué)院唐佑民教授坦言。為打破這一局面，2015年起，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)集中攻關(guān)海氣耦合同化技術(shù)，這一領(lǐng)域長期被視為全球氣候預(yù)測的難題。團(tuán)隊(duì)從理論研究入手，結(jié)合多源觀測數(shù)據(jù)和數(shù)值模式，系統(tǒng)推進(jìn)技術(shù)攻關(guān)。經(jīng)過多年努力，他們在三方面取得關(guān)鍵突破：一是創(chuàng)建了多源海氣觀測資料耦合同化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星、浮標(biāo)和船舶等數(shù)據(jù)的高效融合，解決了觀測數(shù)據(jù)難以直接融入模式的問題；二是研發(fā)集合濾波同化方法，將預(yù)測結(jié)果從單一值轉(zhuǎn)化為帶概率區(qū)間的集合輸出，提高了預(yù)測的不確定性量化能力；三是建立參數(shù)估計與訂正系統(tǒng)，優(yōu)化模式參數(shù)，顯著降低了模式誤差。
這些創(chuàng)新成果不僅提升了我國海氣耦合同化與預(yù)測能力，也為高影響海氣事件的提前預(yù)警和精準(zhǔn)預(yù)測奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。
精準(zhǔn)預(yù)測：提前9個月捕捉厄爾尼諾
2023年，河海大學(xué)自主研發(fā)的海氣耦合同化預(yù)測系統(tǒng)提前九個月成功預(yù)測出一次中等強(qiáng)度厄爾尼諾事件的發(fā)展全過程，其預(yù)測精度較國際主流模式提升了15%以上。
這套系統(tǒng)不僅能夠?qū)Χ驙柲嶂Z進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)報，還能夠有效預(yù)測印度洋偶極子等關(guān)鍵氣候現(xiàn)象，為我國重大活動的氣候保障提供了可靠支持，例如北京冬奧會等的氣候保障，都受益于系統(tǒng)提供的科學(xué)預(yù)報。
依托該同化預(yù)測系統(tǒng)，科研團(tuán)隊(duì)還實(shí)現(xiàn)了海洋適應(yīng)性觀測敏感區(qū)的快速識別，通過對關(guān)鍵海域的精準(zhǔn)觀測，可以在顯著降低觀測成本的同時，大幅提升對高影響氣候事件的預(yù)測能力。這一技術(shù)的應(yīng)用價值已得到驗(yàn)證，識別出的敏感區(qū)在印度洋科學(xué)考察航次中投入實(shí)際使用，用于布放觀測設(shè)備，為我國參與全球熱帶海洋觀測系統(tǒng)提供了科學(xué)支撐和數(shù)據(jù)保障，使我國在全球海洋觀測和氣候預(yù)測體系中占據(jù)更加主動的位置。
廣泛應(yīng)用：從防災(zāi)減災(zāi)到國家決策
如今，河海大學(xué)自主研發(fā)的海氣耦合同化預(yù)測系統(tǒng)已成為國家海洋環(huán)境預(yù)報中心業(yè)務(wù)體系的重要組成部分。每年春秋兩季，科研團(tuán)隊(duì)都會參與國家級厄爾尼諾及氣候預(yù)測會商，為防汛抗旱、水資源調(diào)度、糧食生產(chǎn)安排、能源供應(yīng)以及重大工程建設(shè)提供科學(xué)決策依據(jù)。這一系統(tǒng)的可靠性和科學(xué)性得到了國家認(rèn)可，先后獲得了2024年度中國氣象局氣象科技成果認(rèn)證，并榮獲2022年度江蘇省海洋科學(xué)技術(shù)獎一等獎。國內(nèi)外專家評價顯示，該系統(tǒng)在高影響海氣事件的預(yù)報技巧方面已達(dá)到國際先進(jìn)水平，能夠?qū)崿F(xiàn)中長期氣候事件的高精度預(yù)測。
十年來，河海大學(xué)海氣耦合同化預(yù)測團(tuán)隊(duì)從最初依賴國外數(shù)值模式和同化系統(tǒng)，到自主創(chuàng)新研發(fā)全套耦合同化技術(shù)；從單一預(yù)測輸出到概率化、集合預(yù)報，再到實(shí)際業(yè)務(wù)化應(yīng)用，完成了我國海洋環(huán)境預(yù)測能力的跨越式提升。這不僅突破了長期存在的技術(shù)瓶頸，也使我國在國際海洋與氣候預(yù)測領(lǐng)域具備了重要話語權(quán)，為全球氣候風(fēng)險應(yīng)對和區(qū)域海洋管理提供了堅實(shí)支撐。
校對 胡妍璐