近年来，我国接连举办北京冬奥会、杭州亚运会、成都大运会等多个全国及国际重大体育赛事。这些重大赛事成功举办的背后，离不开精细化气象保障服务的助力，更离不开气象科技的有力支撑。

       在活动举办地，城市或山区复杂下垫面和局地微气候是否相互作用？精细化的人体舒适度指数如何计算？针对一系列气象服务需求，北京城市气象研究院（以下简称“北京城市院”）自主研发城市微尺度气象快速模式（以下简称“微尺度模式”），并成功应用于多个重大活动气象保障服务，气象科技赋能效果尽显。

精细刻画 打造微尺度模式

       在重大活动气象保障服务中，“清晰”描绘某一具体区域的天气实况和人体舒适度情况，是气象保障的关键一环。

       那么，这个“清晰”具体到什么程度？北京城市院给出的答案是10米级分辨率微尺度模式。

       时间回溯到五年前，关于微尺度模式的研究才刚刚起步，而其背后的需求则是新中国成立70周年阅兵气象保障服务。

       2019年，研发团队负责人、北京城市院副研究员严超主导研发了微尺度风场快速诊断模型，并将其应用于阅兵气象保障服务，提供逐10分钟更新、10米级分辨率的天安门地区三维风场分析和预报，取得了良好的模拟效果。

       那次成功试水，为后续研发工作打下了坚实基础。2020年1月，北京城市院趁热打铁，承担的北京市科技计划“重大活动场所10米级分辨率风温场监测预报技术研究”正式启动，团队着手深入研发微尺度模式，力求将风场诊断模型与辐射、热力模块进行耦合，实现对温、湿、风等主要气象要素的快速模拟，并同步推进人体舒适度模块的开发以及城市微环境体感监测系统的研制等工作。

       时间来到2021年5月，中国共产党成立100周年庆祝大会气象保障服务工作进入紧张筹备阶段。彼时，微尺度模式的动力内核和各子模块已初步完成，并与重大活动气象保障监测系统和显示平台完成对接，正式投入业务运行。在微尺度模式的加持下，气象保障任务圆满完成。

       判断模式好不好，创新性特点尤为关键。对此，严超介绍，微尺度模式同时兼具高空间分辨率和高计算效率的显著特点。

       他解释，站在衡量人体舒适度的角度，仅考虑气温一个因素远远不够，风速、湿度和辐射温度等都会对其产生影响，而且可能存在很大的空间差异。以新中国成立70周年阅兵为例，天安门广场的建筑物和树木对气流和太阳的遮挡、附近的绿化及水系布局等都会对局部气象环境乃至人体舒适度造成影响。因此，在建筑可分辨尺度下刻画复杂城市下垫面和大气的相互作用成为必然，微尺度模式的10米级分辨率刚好满足这一要求，并可以通过风场诊断方法极大提升计算效率。

“实战”检验 实现常态化落地应用

       研发团队本着边研发、边改进、边应用的原则，历经前期的“小试牛刀”后，对微尺度模式再次改进升级，使其性能更为卓越。

       微尺度模式可以客观量化气象环境要素分布对人体舒适度的影响。研发团队成员郭晓染介绍， 以典型的北京晴朗夏日为例，每天10时左右，城市开阔区域行人高度处的通用热气候指数（与体感温度类似，被用来客观量化人体对周围环境的主观感受）可达36℃，比建筑背阴处高10℃左右，日最高通用热气候指数可达42℃，这会导致明显的生理不适。微尺度模式正是根据通用热气候指数衡量人体舒适度，可以做出基于科学的模拟。

       秋季是北京较为舒适的季节，但同样存在类似的微气候差异。在2023年10月举办的“一带一路”国际合作高峰论坛期间，微尺度模式提供了舒适度指数预报服务，模拟结果显示，天安门地区白天的通用热气候指数大多处于9℃到26℃的最舒适区间，但不同区域仍存在较大差异。以10时为例，毛主席纪念堂东南侧和西北侧的通用热气候指数分别为13℃和3℃左右，并且此时该建筑的南墙和北墙的表面温度差为17℃左右，这个温差也是导致南北两侧舒适度差异的主要原因。

       此外，在2021年底北京冬奥会测试赛以及2023年成都大运会等重大活动气象保障服务中，微尺度模式被成功应用于北京鸟巢和成都东安湖地区等重要场馆的气象预报服务，为赛事提供了包括人体舒适度在内的多种精细化气象服务产品。

       多次利用微尺度模式开展预报的北京市气象台首席预报员翟亮说，该模式被多次应用于重大活动气象保障服务中。在成都大运会圆满落幕后，成都市气象台的预报员高度评价微尺度模式的应用效果，认为通过该模式，实现了对大运会各场馆、重要会议或外交活动点的气象预报预测能力提升，提高了大运会气象保障服务水平。

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       众多的服务成效正向反馈，激励着团队科研不断迭代升级。北京城市院院长苗世光认为，微尺度模式在未来大有可为。

       研发团队将进一步促进北京冬奥会“百米级、分钟级”预报技术与微尺度模式的结合以及常态化落地应用，在逐步建成的立体稠密监测系统作用下，持续提升模拟效果和精细化气象服务水平。