每年汛期，超标洪水、水库风险、山洪灾害最易造成损失，根据雨情水情超前调配资源、部署应对，事关生命安全。

农业干旱、低温冷害等威胁我国粮食安全，提前知悉雨温趋势针对性作业，关乎农民“钱袋子”。

……

这些工作往往要提前半个月甚至一个季度部署，准确的气候预测，是决策的重要参数。

气象工作者，已为发展独立自主的气候预测模式付出数十年努力。今年11月，进入准业务化运行的我国第三代气候模式，得到“整体性能同类先进，部分性能国际领先”的权威评价。

防灾减灾、应对气候变化的更好支撑

气候模式是开展气候预测的客观工具和手段。1995年起，国家气候中心启动我国第一代季节气候预测以及月动力延伸气候预测业务系统研发，2005年投入业务化运行。如今，第三代气候模式，即次季节-季节-年际尺度一体化气候模式预测业务系统  （下称BCC-CPSv3系统）全部研制完成。

“公众常见天气预报可预报性在8天左右。超过这个时间，就要用气候预测描述未来一段时间里的平均状态，如温度偏高偏低、降水偏多偏少及概率等。月、季和跨季节尺度对降水、温度等的预测性能，是国际评价气候模式的焦点。”气候系统模式和次季节至季节气候预测攻关团队负责人、国家气候中心研究员吴统文介绍。

国际次季节至季节气候预测计划（S2S）是世界气象组织、英国、美国、日本等共同参与的次季节至季节气候预测研究改进平台，国家气候中心作为我国唯一的业务单位参与其中。

在平台上，各国模式预测结果可实时比较。BCC-CPSv3系统中的次季节-季节预测子系统进入准业务运行后，团队将其2005年至2019年3月1日起报，预测每年3月至8月的气候预测回报结果  （防汛抗旱最关注的汛期气候预测结论），与我国第二代气候预测系统，以及欧洲中期数值预报中心，英国、美国、日本等国系统回算试验结果进行比较，全面对比。

评估分析结果令人振奋。大量客观数据表明，BCC-CPSv3系统对月尺度的温度、降水和大气环流等的预测能力整体优于现有月尺度模式预测业务系统，对季节尺度MJO季节内振荡的预测技巧提升显著，对季节尺度的我国温度与降水，以及西太平洋副热带高压、亚洲季风指数，ENSO指数，全球海冰面积等一些关键指标具有较高的预报技巧。

“气候预测性能和多个业务指标明显高于现有业务模式，整体性能达到国际同类预测模式系统先进水平，特别是对我国东部夏季降水以及影响我国气候的亚洲季风指数等的预测性能国际领先。”在11月的系统评审会上，以中国科学院院士吴国雄为组长的专家组如是评价。

自主研发攻克多个关键问题

现代天气预报和气候预测，均为通过计算机代入初值对大气物理过程方程进行求解，进而得出结论。但二者考虑要素不同，气候预测面向各个圈层，需处理的关系更加复杂。

“国际上不同的气候模式中基本物理方程是相似的，但求解算法和对物理过程描述可能有所差别，需要结合本地特点做大量试验研究。”吴统文介绍，对算法的求解处理，对物理过程描述公式的完善，是气候预测核心技术所在。

相 较 于 我 国 上 一 代 系  统，BCC-CPSv3系统在物理过程参数化方面得到提高和优化。如“双赤道辐合带”偏差是国际上海-汽耦合模式普遍存在的问题，这会导致模式中南太平洋雨带过度向东延伸。新方案通过对边界层和浅对流过程参数化方案进行改进和发展，显著提高了云和降水的模拟能力，“双赤道辐合带”偏差显著减小。系统还在大气分量模式，陆面分量模式，海洋、海冰分量模式，多圈层耦合同化子系统等模式物理过程自主研发上取得重要进展。

模式分辨率提升是求解方程、描述过程的基础。解决分辨率提升相关科学问题后，目前模式分辨率从上一代的全球110公里提升到全球45公里，垂直分辨率从26层提高到56层（越精细对过程的描述越准确），优化了模式动力框架算法和数据结构等，整体性能得到提升。

同化能力强弱决定了初始场精准与否。BCC-CPSv3系统采用的多圈层耦合同化子系统实现了对海洋、海冰、大气多源资料的协调同化，为模式运算夯实基础。

这些成就，都是自主研发、集智攻关的成果。

“气候模式非常庞杂，是面对巨大不确定性进行试验的过程。”  吴统文介绍，几乎每项工作都需长时间钻研，经常出现结论推翻设想的情况。真正做到国际认可、效果优异，团队成员默默无闻作出了大量研发。“大约5年时间做模式，5年时间业务应用，真正的十年磨一剑。”

提升气候预测能力任重道远

面向未来，吴统文介绍，需继续研发下一代高分辨率气候系统模式，继续提升模式水平和垂直分辨率，以及海洋水平分辨率。还需改进发展模式动力框架，解决目前模式运算效率较低的问题；进一步完善青藏高原及周边复杂下垫面的模式物理过程，提升对我国气候的精准预测能力。此外，还需解决平流层温度和风场在高纬度偏差较大，对流层上层温度偏冷，海冰系统性偏多、偏少，ENSO模拟周期偏短等问题。

目前，气候模式预测对人类活动引起的变化都以固定值作为参数。但碳、氮循环等生物化学过程对气候预测的影响会更加显著，吴统文认为，这需要在地球系统模式中开展预测工作。

在BCC-CPSv3系统中，地球系统模式  BCC-ESM1研发已取得进展，后续团队将继续加强模式研发，增加平流层大气化学过程，增强对气溶胶、臭氧等大气环境污染的模拟和预测能力。

此外，团队还将继续深入研究关键海气耦合因子对东亚次季节至季节预测的协同作用，评估新一代气候预测模式在关键要素、因子和过程的模拟预测能力，改进完善季节内气候事件、灾害事件的监测预测预警的业务能力，提升其在防灾减灾、生态文明建设等领域的应用成效。

（责任编辑：王美丽）