11月25日，城市气象科技联盟组织召开极端天气下城市防灾减灾气象科技成果发布会，发布了16项代表性成果，涵盖人工智能技术应用、雷达组网协同观测、短时强降水预报技术、交通气象保障技术等多个领域。本次策划对16项代表性成果进行集中展示，凝聚城市气象科技合力，推进气象科技能力现代化和社会服务现代化，不断提升支撑保障城市气象服务科技水平。
预报类
北京市气象局
灵犀极端降水大模型
为推动人工智能技术在极端天气预报服务中的应用，北京市气象局自主研发国产预报系统——灵犀（Leadsee）极端降水大模型，实现算力、算法、数据的自主可控。灵犀大模型运用先进算法，采用卫星反演降水数据替代传统的再分析降水数据，能更精准地捕捉极端降水特征，提供高效、精细化、动态化的极端降水天气预报。以今年第3号台风“格美”为例，灵犀大模型准确预报“台风转向，北京地区降水落区东移”，为北京市区两级防汛部门科学合理开展防汛工作提供重要参考。在今年汛期，该模型平均强降水预报评分较主流大模型提升20%以上。目前，北京市气象局正积极推进灵犀大模型融入气象保险风险预警服务领域，为风险预警自动触发、一键式发布及更广泛的防灾减灾场景应用提供重要支撑。
北京市气象局
睿图—睿思系统研发与应用
针对2022年北京冬奥会气象保障服务需求，北京市气象局突破传统天气预报技术路线，充分应用冬奥稠密局地气象观测，重点考虑复杂地形等影响，基于物理约束、大数据统计、人工智能等多源气象资料无缝隙快速融合预报技术，集成构建了具备完全自主知识产权、适用于支撑复杂地形下冬奥短临气象预报服务的“百米级、分钟级”睿图—睿思系统，形成100米网格、逐10分钟滚动更新的0到24小时预报产品，为北京冬奥会气象保障服务及其他行业应用提供较高品质的高分辨率短临无缝隙网格预报产品及技术支撑。睿图—睿思系统及其相关技术产品落地应用于首都功能核心区、雄安新区、浙江杭州等地，助力重大活动、防灾减灾气象保障服务。
粤港澳大湾区气象监测预警预报中心（深圳气象创新研究院）
面向对象的时空多尺度气象资料同化分析系统
为提升华南区域数值预报精准度，粤港澳大湾区气象监测预警预报中心（深圳气象创新研究院）自主创新，完成我国首个、国际上第三个面向对象的气象工具和算子库框架开发，发展了具有自主知识产权的“面向对象的时空多尺度同化分析系统（MOTOR-DA）”。MOTOR-DA创新结合时空多重网格、资料稀释化、风云四号卫星资料同化、集合协方差矩阵、线性化物理约束等先进技术，实现多尺度同化快速迭代收敛和高计算效率，显著提高模式预报分析场精准度。该系统驱动的华南区域模式预报系统于去年4月在广东省气象局业务试运行，实现华南天气预报从初始场到预报模式的全面国产化。
深圳市气象局
基于人工智能的降水临近预报关键技术及应用
广东省深圳市气象局持续研发基于人工智能强降水临近预报技术，构建了数据—算法—平台—应用全流程智能临近预报系统，建立了融合雷达、卫星、自动气象站等多源观测数据高分辨率强降水数据集，有效提升强降水临近预报预警能力。此外，还研发了基于卷积门控循环神经网络ConvGRU临近预报技术、基于时空生成对抗网络TSGAN的临近预报技术等多种强降水智能临近预报技术，强降水临近预报有效时间从1小时延长至2小时，基于人工智能的强降水临近预报能力已超过传统临近预报方法。强降水智能临近预报技术应用示范平台，在粤港澳大湾区地市级气象部门以及深圳市应急管理等部门推广应用。技术成果在深圳灾害性天气预报预警服务、深圳经济特区建立40周年庆祝大会、庆祝香港回归祖国25周年大会等重大活动气象服务保障中，发挥重要作用。
观测类
沈阳市气象局
风廓线雷达在弱天气系统下的强降水预报应用研究
为应对大城市精准预报需求，辽宁省沈阳市气象局针对弱天气尺度强迫下的强降水预报开展攻关，基于多源观测资料，建立预警指标，构建天气学模型，诊断对流层低层和近地面层流场特征，分析中尺度锋区及辐合线的演变，揭示了强降水与边界层风场的反馈机制。通过分析垂直风切变、低空急流指数和垂直速度探测结果，探讨了中尺度辐合强弱，并根据温度平流概念和热成风原理，建立风廓线雷达反演温度平流算法。研究成果在今年沈阳“7•25”暴雨预报预警中发挥重要作用，城区暴雨预警信号提前时间达217分钟，其中暴雨橙色预警信号提前时间超过30分钟。
南京气象科技创新研究院
江苏省气象局
南京恩瑞特实业有限公司
X波段天气雷达组网协同观测关键技术与示范应用
该项目建设基于物联网的雷达综合控制子系统，实现雷达站的远程统一调度，为协同观测提供良好的运行环境；建设雷达组网协同观测控制子系统，进一步提高对苏北地区龙卷、大风和冰雹的监测预警能力，完善X波段天气雷达软件化信号处理子系统，有效提升雷达数据质量；建设大小雷达融合风场反演子系统，反演高精度三维风场信息。研究成果不仅可以探测到强对流天气系统的精细化水平结构，而且可以利用协同RHI扫描，探测强对流系统精细化垂直结构及其随时间的演变过程，有效提升江苏协同组网观测能力，为苏北中小尺度强对流天气的监测预警提供有力保障。
厦门市气象台
海峡气象开放实验室
台湾海峡区域对流云监测与评估卫星算法
该成果针对海峡区域复杂地形下垫面和对流云中暖雨过程较多的特征，借助动态背景亮温更新和云目标分阶段提取等技术，实现海峡区域对流云更完整生命期的捕捉。成果利用具有高时空分辨观测能力的静止轨道气象卫星，对台湾海峡区域的对流云进行自动化、定量化监测评估，为对流的实时监测和短临预报提供卫星算法的技术参考。算法产品每5分钟到15分钟运行一次，提供覆盖台湾海峡地区的红外窗区通道、云目标阶段演变、云类型和深对流云指数等图像产品。自2019年9月以来，成果系统运行稳定，在防范强对流过程中提供了重要卫星算法支撑，图片产品在重要天气预警报告等决策材料、天气过程会商复盘中得到应用。
杭州市气象局
杭州X波段天气雷达协同观测系统
为保障杭州第19届亚运会，同时满足本地强天气监测预警需求，浙江省杭州市气象局建设9部X波段天气雷达，搭建杭州X波段天气雷达协同观测系统，实现多部X波段雷达的集成管理、远程操控、智能组网以及自适应协同调度，能够对高影响天气进行全面动态监测，生成具备高时空分辨率的预警产品。在高影响天气过程中，系统可自动识别关键目标，智能决策调度雷达开展垂直扫描观测，获取天气系统的多维结构，并紧密追踪天气的发展演变，为应对强天气过程提供了强有力的技术支撑。在亚运会期间，该系统定制了针对亚运场馆的定向连续垂直扫描观测模式，能够及时锁定影响周围的天气目标，为赛事成功举办提供有力的气象保障。
郑州市气象局
复杂地形对郑州极端短时强降水的影响研究
研究基于河南省郑州市2013年至2022年国家气象站和区域气象站逐小时降水数据、高精度地理信息数据和ERA5再分析资料等，分析郑州短时强降水时空分布特征及其与地形的关系，总结山区短时强降水发生频次较高时的环流背景类型，定量研究地形因子对短时强降水发生强度和频次的影响。结合郑州“7•20”特大暴雨天气过程，探讨山区地形对短时强降水的可能影响机制。研究结果表明，近10年来郑州短时强降水站次波动增加；在弱天气尺度强迫环流背景下，郑州短时强降水多发于西部山区；在天气尺度显著背景下，平原地区短时强降水多发于西部山区；坡度、坡向及海拔动力抬升因子与郑州短时强降水频次显著相关；地形性中尺度低涡致使郑州西部山区中小尺度对流系统反复生消；热力、水汽差异引起的局地环流使对流系统移近山区时显著加强。
服务类
天津市气象局
应对气候变化的排水设计和内涝预报预警气象关键技术
在气候变化背景下，随着城市化加剧，城市对强降水事件的敏感性及脆弱性明显增强，提高城市排水设计及内涝预报预警水平已成为海绵城市、韧性城市建设的内在要求。天津市气象局从城市适应气候变化及增强城市韧性需求入手，充分发挥气象科技优势，在排水设计气象参数及算法、基于“物联网+人工智能”的内涝立体监测技术、“大尺度、细街区、高精度”的立体多重内涝快速模拟技术等方面取得成效，为科学合理开展城市排水设计、提高城市暴雨内涝预报预警水平提供科技支撑。相关技术已推广到全国20余个城市，有效支撑当地政府部门科学决策。
天津市气象局
重要输电通道杆塔级气象风险预警服务
天津市气象局面向输电线路气象保障精细化服务需求，通过建立输电线路气象档案库、构建杆塔级风险监测体系、研发差异化风险预测模型，形成一套重要输电通道杆塔级气象风险服务技术。基于此，研发重要输电通道气象服务平台，融合输电线路和各类气象信息，形成杆塔级精细化预报、气象风险和线路风险监测预警产品，为电力部门重要输电通道提供风偏、覆冰、舞动、异物入侵等杆塔级灾情告警和预警服务。产品同步推送至国网天津市电力公司，通过输电全景智慧平台进行可视化展示，实现基于位置、设备、灾种的“气象灾害—设备故障”风险预警服务。该成果成功预测了去年12月13日天津覆冰舞动范围和强度，并在平台中预警提示，获得电力公司充分肯定。
中国气象局上海台风研究所
上海市街道级台风致灾风险动态评估
随着全球变暖趋势加剧，台风路径北抬，影响上海的台风趋于增多增强，给城市安全运行和精细化管理带来严峻挑战。中国气象局上海台风研究所基于气象灾害综合风险普查成果和智能网格预报结果，创新开展了上海市街道尺度72小时内台风动态致灾危险性评估服务，实现街镇台风致灾危险性定量化评估，进一步提升了基层气象风险预警服务能力。技术成果融入上海城市精细化管理气象先知监测系统、上海中心气象台台风预报分析系统、台风监测预报信息平台等，并在全国台风会商、台风服务专报等预报服务中广泛应用，有效赋能上海“一网统管”，为上海成功应对2022年第12号台风“梅花”、今年第13号台风“贝碧嘉”以及今年第21号台风“康妮”等做出贡献。
南京市气象局
基于数字孪生的大城市立体交通气象保障技术研发与应用
江苏省南京市气象局以三维气象数据为核心构建了特大城市立体交通全链条预报服务体系，助力综合交通管理效能显著提升。在立体监测方面，搭建地—空—天大城市三维观测网络，研发数据融合和协同分析技术，构建了“时序长、精度高、要素全、立体化、全覆盖”的数字孪生系统。在精准预报方面，攻关城市立体交通关键预报技术，建立百米级、分钟级快速更新融合模式，预报分辨率由每3公里3小时提高到每500米30分钟。在场景服务方面，针对公路、轨道、长江、低空和公众搭建五类数字化场景平台，年均提供1000余次定制化服务，实现从风险预警到部门处置的快速闭环，有效提升城市交通管理水平。该体系创新采用插件化、组件化、可定制的管理模式，有效赋能十余个行业发展，在多个城市推广应用。
杭州市气象局
杭州短历时暴雨研究及城市内涝模拟技术
浙江省杭州市气象局聚焦杭州地区短历时暴雨，研究气候变化和城市化背景下杭州地区短历时极端暴雨时空变化特征，通过对暴雨雨型时空差异及不同地形环境下雨型差异分析，构建城市内涝模型，对不同降水情境下的内涝过程变化及其对区域内涝的影响规律进行模拟，形成精细化城市内涝风险图集，提升杭州城市内涝快速预警能力。项目成果业务化运行以来，支撑了216场降水内涝风险预警，并深度融入杭州市城市管理局城市内涝监测预警系统、杭州上城区城市内涝预警指挥系统，在市政领域实现应用全覆盖，为应急处置额外争取1小时的处置时间。
宁波市气象局
宁波口袋气象服务系统
浙江省宁波市气象局面向多场景决策服务需求，采用“移动互联网+气象”模式，自主研发口袋气象服务系统。系统创新聚焦灾害性天气，以国省两级业务规范为依据，建立了台风、暴雨、强对流等九大类高影响天气快报模板。通过智能插值算法、模板引擎、信息抽取等技术，自动生成天气快报，实现气象信息快速传播。依托该系统，宁波市气象局实现了分钟级实况超阈值自动报警，每十分钟自动更新风雨实况数据，逐小时生成天气快报，一键分享，有效提高服务时效性。目前，系统已实现指挥大厅大屏和手机竖屏双场景应用，在满足决策服务的同时，开发集成了针对水库防汛调度的“一库一策”、面向危化企业防雷的“靶向式雷电预警”、服务渔船避风的“渔港预报”等专业模块。
西安市气象局
西安轨道交通气象灾害预警技术及融合应用研究
陕西省西安市气象局联合西安市轨道交通集团建立了全国首家轨道交通气象台，研发了轨道交通气象灾害预警及融合应用技术，构建了轨道气象服务系统，可实时监测降水、温度、风向、风力等气象要素，结合机器学习算法开发的高影响天气轨道交通运行预警指标库，实现了对极端天气实况数据的精准预警。同时，构建了气象—轨道交通耦合模型，并结合C波段、X波段雷达融合外推技术和定量降水预估产品，提升了监测的精准度和时空分辨率。成果应用以来，有效提升了西安市轨道交通集团对恶劣天气的预警防范应对能力，进一步保障了地铁运营的持续平稳与安全。（文字由城市气象科技联盟提供）
（责任编辑：张林）
