科技日报记者 颉满斌
“干旱是全球性典型的极端环境类型，也是对人类社会影响最大的自然灾害。”5月25日，在干旱气象灾害预报与气候韧性农业学术研讨会上，中国工程院院士张强介绍。
随着全球气候变化加剧，极端天气事件呈现增多增强之势，干旱与洪涝灾害交替频发，气象预报的精准度和时效性变得愈发重要。
张强长期深耕西北干旱区气候研究和气象监测、预报领域。如何更精准地预测极端天气？现代化监测手段怎样助力气候应对？近日，张强向科技日报记者分享了他的思考。
发挥气象科学守护作用
记者：气象与大家的生活息息相关，气象科学从哪些方面守护百姓生活？
张强：这个问题让我想到今年世界气象日的主题——测今日气象，护明日家园。“测气象、护家园”其实也是我们做气象工作最朴素的初心。
尤其是这些年我跑遍西北，亲眼感受到全球变暖带来的极端天气越来越多、越来越猛，气候反常特别明显。在此背景下，我们只有把天气规律摸清楚、把天气预报做精准，才能真真切切守护好我们的家园。
具体来看，气象科学可通过四个方面发挥守护作用。
一是对灾害性天气进行监测预报，最大程度地降低大风、暴雨、冰雹等气象灾害对百姓生命和财产造成的损失，筑牢防灾减灾的气象防线。二是精准预判气候变化对水资源、生态环境、农业生产的影响，为生态安全、水资源安全、农业粮食安全提供专业的气象服务保障，打牢人类生存发展的基础。三是研究天气气候变化和人类健康的关联，搞清楚气象条件与感冒、流感等呼吸系统疾病的内在联系，通过精准的预测预估，从气象层面守护人民群众的健康。四是科学预估未来气候的变化趋势及其可能带来的影响，为社会可持续发展和地球生态安全提供更有依据的气象服务与决策支撑。
记者：近些年，我们在这些方面取得了哪些关键性的突破？
张强：最近十几年，气象科技持续进步，特别是在气象监测和防灾减灾方面，我们啃下了不少“硬骨头”，取得了实实在在的突破。
第一，通过研究，我们对日益复杂的天气气候演变规律形成了新的认识，为后续工作奠定了理论基础。第二，在天气预报中，我们利用大气数值模式仿真模拟天气气候变化，并借助AI气象大模型更准确地预判灾害性天气的发生——这相当于给天气预报装了个更聪明的“大脑”，显著提升了灾害性天气预测的精准性。第三，灾害天气监测能力实现精细化升级：十年前我们的监测分辨率约为100公里；现在能达到几十公里甚至几公里的量级，监测的清晰度和精细度大幅提升，且该能力已在灾害监测实战中得到验证。第四，构建起智慧型气象服务体系，根据公众的不同需求，针对性地推送气象服务信息，提升服务的精准性和适配性。第五，人工影响天气能力实现跨越式发展，我们建立起立体化的人工影响天气作业体系，综合使用有人飞机与大型无人机开展人工增雨作业，作业装备具备强大的智能化天气探测能力，让人工影响天气作业更具科学性和针对性。第六，未来气候风险预估能力明显提高，依托大数据技术，能够更科学、客观地分析气候变化带来的各类风险，形成更深入的风险认知。
记者：这些突破中很多都与人工智能和大数据技术有关。
张强：是的，运用大数据和人工智能技术后，气象预报可以说迎来了一场“革命”。
一方面，正如我上面说的，AI气象大模型已经显著提升了气象监测预警的时效性和精准度。与此同时，气象预报领域面临的一些科学问题，也需要借助人工智能手段加以破解。
当前，气象观测手段不断丰富，观测数据爆发式增长；气候变暖导致极端天气气候事件增多，且其形成机理和特征更为复杂，我们目前对这方面的理解还不到位，还得再深入探究；社会对气象服务的需求日趋多样化、标准越来越高……大数据和人工智能技术正是接下来一段时间内盘活观测数据资源、破解极端天气研究难题、满足社会需求的关键手段。
记者：那么，我们具体应从哪些方面着手？
张强：核心要做好三方面工作。
一是推动人工智能大模型与大气数值模式的深度融合与集成应用，让灾害性、极端天气预报更准、更及时。AI学习能力强，但对物理机制解释不足、对数据要求更高。传统数值模式物理机制清晰，具备持续完善空间，但计算成本高、耗时长。如果能将两者结合，就能同时实现“快”与“准”。二是依托大数据技术，更客观、科学地预估未来气候变化趋势及衍生影响，为社会应对气候风险提供科学依据，把不利影响降到最低。我们的团队利用多源融合数据，发现西北暖湿化范围已从西北西部持续东扩至全境，打破了传统“西湿东干”格局。同时我们还预估出本世纪中叶在二氧化碳中等排放水平下，暖湿化趋势将持续但减缓，西北干旱气候的基本格局并未改变——这些结论为西北地区农业生产布局、生态保护决策提供了重要科学依据。三是将大数据和人工智能技术融入人工影响天气工作，为人工增雨、人工防雹等作业提供更坚实的技术支撑，提升我们主动干预天气的能力。
开展研究让干旱区“不再忧天”
记者：您刚才提到带领团队在西北气候暖湿化研究领域取得的重要成果。是什么让您选择扎根这一领域？
张强：在西北做暖湿化研究，是我近年来最上心、也最有成就感的事。我出生于西北，从小亲历了干旱，深知气象因素对这片土地的影响有多大。所以，从1987年参加工作到现在，我一直扎根在西部气象科研一线，如今已将近40年。西北干旱气象灾害机理研究、监测预警与减灾技术攻关是我主要的研究方向。我想用科研成果让干旱区“不再忧天”。
记者：其中，最具突破性的科研成果是什么？
张强：我和团队依托定西野外观测基地等长期野外台站，结合数值模拟与多源卫星、地面观测数据，历经多年连续监测与反复验证，发现了几个重要结论。首先，西北地区的暖湿化不光在加强，还呈现出向东扩展的新特征。其次，我们系统评估了西北地区暖湿化未来会朝着什么方向发展。再次，我们从多个角度，梳理清楚了暖湿化背后的深层原因和机理。
基于这些研究，我们提出了应对西北地区气候变化的针对性措施。相关成果“西北地区气候暖湿化增强东扩及其重要环境影响”入选2022年度“中国生态环境十大科技进展”，为黄河流域生态保护、荒漠化治理与农业结构调整提供了关键支撑。
记者：您曾多次强调要提升西部气象科研的软实力。该如何做到这一点？
张强：软实力指的是科研环境、政策支持、人才队伍、协同攻关等非硬件条件。西部气象科研要真正做强，除了硬件投入，更需要提升这些软实力。
具体来说，我有几个建议。
第一，希望政府层面更加重视气象科研，让它真正为西部大开发、黄河流域生态保护及荒漠化治理这些国家大事提供有力支撑。第二，多宣传西北气象科研的成果，让更多人看到西部科研工作的重要性。第三，加强西部气象科研重大科学共性问题的合作攻关，比如联合开展西北干旱区陆—气相互作用、沙尘气候效应、祁连山空中云水资源开发等一些共性问题的跨区域、跨学科攻关。第四，发挥西部气象教育、科技、人才一体化发展的特色，依托高校构建“本科—硕士—博士—业务骨干”全链条气象人才培养体系。第五，继续发挥西部地区气象科研产学研协同创新的传统优势，将覆膜保墒、集雨补灌、干旱监测预警等成果转化为农业减灾实用技术，在西北推广应用，切实提升水资源利用效率与抗旱能力，让科研真正落地见效。
推动气象研究国际合作
记者：我们刚才聊了西北气象科研的发展，如果把视野放到全球，您怎么看待中国气象研究在国际舞台上的地位变化？
张强：气象研究是没有国界的事业，全球气候治理需要我们大家一起努力。
目前，我国的基础气象预报产品已实现全球服务，很多国家已经用上了中国的气象预报成果。中国气候数据产品国际共享目录吸引了近416万次国外用户访问，我国通过全球通信系统向世界实时分发地面观测、风云卫星、数值预报等产品。风云气象卫星数据服务覆盖133个国家和地区，其中101个为共建“一带一路”国家。同时，我们也在开展更精准、更具针对性的国际气象服务工作。比如我们与巴基斯坦、埃塞俄比亚等国家联合开发云端早期预警系统，为“一带一路”气候脆弱区构建跨境预警网络，启动面向共建“一带一路”国家的AI智能气象预报应用示范项目，推动技术共享与联合研发。
我很高兴的是，这些年中国气象研究正一步步走向世界舞台中央。我国在气象研究国际合作中的角色，已从“跟跑者”转变为“并跑者”，甚至在部分领域实现了“领跑”。
回想早些年，我们要向美国、欧洲、澳大利亚等发达国家或地区学习先进的数值模式、卫星遥感应用、干旱监测技术，是“跟跑”。现在，在很多气象领域——比如干旱气象、高原气象、气象卫星应用等，我们已经和国外形成了稳定的交流互动，并跑前进。
而在人工影响天气等领域，我国已处于全球领先地位。在保障粮食安全、生态修复、水资源安全等民生需求的推动下，这项技术发展迅速。“十四五”期间，全国累计人工增雨（雪）量约1677亿吨，人工防雹减少损失约603亿元，覆盖了超过68%的粮食主产区。同时，我们还通过技术共享与合作，帮助一些共建“一带一路”国家利用人工影响天气提升防灾减灾能力。
记者：宏观层面上，我国气象研究已经取得了很多突破，但微观层面上，气象信息的价值最终要靠公众的理解与行动来实现。
张强：是的。预报做得再准，老百姓不看、不信、不行动，效果就大打折扣。气象服务能不能真正发挥作用，关键要看大家会不会用，愿不愿意听。
对于气象领域科研人员来说，要主动扛起科普责任，把专业知识转化为大众听得懂的语言。我常年参与世界气象日科普活动，曾在高校、科研单位开展过讲座；创办了“飞天风云名家讲坛”；深入乡村开展“千乡万村气象科普行”，面向青少年与基层群众普及气象防灾知识，我深感这些事很有意义。
记者：那么，公众可以通过哪些方式更好地使用气象信息？
张强：公众可以从小事做起，一起守护家园。大家可以多参与气象科普活动、阅读气象科普书籍，把气象术语、预警标志搞明白，知道不同预警意味着什么。要主动关注气象部门推送的各类气象信息，气象部门正持续为公众提供主动式气象服务，及时接收、查看气象信息，不仅能让日常生活更便捷，也能有效规避灾害天气带来的风险。接收到气象信息，特别是预警信息，要高度重视，别抱侥幸心理，应该严格按照气象预警信息的指导和要求采取应对措施，尤其是黄色、红色等灾害性天气预警，说明灾害已经逼近，大家必须立即采取防护行动。从实际气象灾害伤亡情况来看，很多伤亡损失的发生，都是因为不重视、心存侥幸。另外，还要多学一点避灾、自救与互救的相关技能，让气象信息真正变成保命、避险的“护身符”。
记者：气象研究是一项需要长期进行的工作。未来一段时间内，您对中国气象科技发展有什么期待？
张强：一是在灾害性天气、极端天气的形成机理和发生规律研究上实现新突破。这是提升气象监测预报能力的根基。二是大幅提升极端天气气候事件的预报预测预警水平。当前我们对常规天气的预报水平已相对较高，但对极端天气的预报还有偏差，未来要让预报结果更贴近真实情况。三是减少气候预估的不确定性，让预测更准、更可靠，给风险防范提供更硬的科学支撑。四是进一步提升人工影响天气的能力，在现有冰雹灾害防控、干旱干预的基础上，拓展更多灾害干预技术，丰富防灾减灾手段。
记者：实现这些突破离不开一代代科研人员的努力。对于想要投身气象研究的年轻科研人员，您最想说什么？
张强：我想送给他们几句心里话。
要涵养气象情怀，热爱气象事业，要将气象工作守护人类家园这一使命牢记在心，懂得这份职业的光荣与价值，将家国情怀融入科研方向的选择中。
要充分学习基础知识，扎实练就气象监测预报的基本功，只有本领够强，情怀才能落地，才能把气象工作做准、做实。
要拓宽知识视野，气象学科具有较强的交叉性，需全面了解气象及气象影响相关领域知识，为开展学科交叉研究奠定基础。同时，要主动拥抱人工智能、大数据等新技术，以技术赋能气象研究，成长为能干事、干成事的气象能手。
观点聚焦
监测预报做到位，守护家园才不是空话。基于已有的突破，未来我们需要在以下几个方向继续努力。首先，持续深化对当前天气气候演变新规律、新特征的认识，这是开展一切气象工作的基础，不能含糊。其次，进一步提升天气气候的监测预报精准度，融合数值模式的仿真模拟能力与AI气象大模型的挖掘能力，让预报结果更贴近真实天气。再次，要借助现代化手段，将精准的监测预测结果智能化、针对性地传递给公众，特别是受灾害影响群体，要让信息真正“跑”在灾害前面。此外，需持续提升防灾减灾能力，探索更多灾害干预的手段，持续提升防灾减灾能力，筑牢守护家园的底气。
——张强
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