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风云三号H星效果图。

国家卫星气象中心供图

泥石流雷视融合监测仪。

自然资源部地质灾害技术指导中心供图

在浙江新昌县长诏水库，无人机开展巡查。

浙江省水利厅供图

无人船在开展水文应急监测（资料图片）。

江苏省水文水资源勘测局供图

当前，正处于防汛关键期。习近平总书记强调，各地区各有关部门要进一步落实安全工作责任，加强监测预警和巡查排险，抓实抓细各项工作，切实保障人民群众生命财产安全。

守护人民群众生命财产安全，要向科技创新要答案。目前，一系列新科技正从实验室走向防汛一线，推动防汛减灾从“被动应对”向“主动预判”转变。

本期“院士讲科普”栏目邀请中国工程院院士沈学顺、张建云、殷跃平，聚焦防汛减灾的前沿领域，从空、水、地等3个维度系统解读其中的“含新量”，让我们看到防汛中的“科技密码”。

——编  者  

气象预警如何做到更快一步

气象“芯片”持续优化，提升准确性

本报记者  蒋雪鸿

当前，我国进入“七下八上”防汛关键期。灾害的防、抗、救均与气象条件密切相关，气象也因此被赋予了“第一道防线”的定位。

“现代防灾减灾救灾高度依赖预警联动机制。”中国工程院院士、中国气象局地球系统数值预报中心研究员沈学顺说，防汛时，气象部门看清风云的走势、算准暴雨的量级，提早发出警报，才能让后续的水利调度、群众安全转移、应急资源部署等工作有条不紊地运转。

风云变幻，气象预警如何做到更快一步？这就必须提到被誉为气象“芯片”的数值预报模式。数值预报模式是基于数学物理学方法，将大气的运动规律化为“方程组”，把大气状况的“初始值”代入“方程组”，利用超级计算机演算未来的各种气象情况。预报员在计算结果的基础上，作出最终决断，形成天气预报。“数值预报模式就是天气预报的‘上游’，是产生天气预报的重要数据源。”沈学顺说。

数值预报模式如何发挥防汛减灾作用？

“江河定期的涨水叫汛，汛与降水是密切相关的。”沈学顺解释，造成江河流域水位上涨、引发汛情的降水，既可能来自台风、冷涡等大尺度的天气系统，也可能来自催生局地暴雨、强对流天气等的中小尺度天气系统。

“对于大尺度的天气系统，数值预报模式已发挥作用。”沈学顺说，比如预报体量庞大的台风，通过全球数值预报模式预报受高空引导气流影响的台风路径，而区域高分辨率模式则进一步预报台风的强度及其带来的风雨影响，两者配合，为后续的防灾减灾拉网布局提供一张“防汛地图”。面对今年影响我国的台风“巴威”，数值预报模式全天候高速运转，协助相关部门动态更新台风防御的“时间表”和“路线图”。

然而，预报中小尺度天气系统仍是数值预报界的世界级难题。暴雨、强对流天气等持续时间相对较短，空间尺度往往只有几公里到几十公里，其发生过程在数值预报模式中很难被完全模拟。

为了把天气系统算得更准，我国气象“芯片”跨越了哪些科技关卡，未来又将如何继续发展？

沈学顺介绍，首先是分辨率不断提升。分辨率如同相机的像素，像素越高，画面越清晰，会直接影响数值预报模式的准确性。目前我国全球模式的分辨率已达12.5公里，与国际水平接轨。同时，在利用国产风云卫星、海洋卫星等方面取得了长足的进步。通过先进的资料同化技术，相关信息被实时整理并代入“方程组”，提升预报能力。

谈及未来，沈学顺的目光投向了更广阔的科学前沿，“数值预报模式的分辨率将继续提升。同时，科学家正在借助人工智能进一步优化‘方程组’，提高准确性。”大气运动本身存在极强的混沌性与不确定性，叠加当下全球气候变化带来的气候环境复杂化、极端天气气候事件频发多发等新形势，大大增加了气象预报的难度，也对数值预报模式的精度、适配性和应变能力提出了新挑战。“数值预报模式迭代，是一个持续探索、完善的过程，只能不断缩小误差、提升预警效能，尽最大可能降低灾害损失。”沈学顺说。

怎么预判大江大河洪水

防汛“耳目”和“参谋”更智慧

本报记者  王  浩