回顾2022年北京冬季奥运会，有很多让国人为之骄傲的创新技术，比如低碳环保的火炬、二氧化碳制冰，以及突破了“卡脖子”技术的冰状雪赛道等。有这样一项气象科技，它不仅保障了冬奥会开幕式、闭幕式的顺利进行，而且还为所有的比赛项目保驾护航。它就是2022年北京冬季奥运会的气象科技成果——“百米级、分钟级”的天气预报！
提起天气预报，大多数人可能首先想到的是这种在手机和电视上经常能看到的预报：“今天白天晴，北转南风2、3级，最高气温10摄氏度”。这种天气预报是在一个城区选择一个代表站，来代表整个城市的预报。比如北京，就选用位于平原的“观象台”站作为代表。可想而知，这样的预报是不可能满足冬奥会山地比赛的要求。
因为北京冬奥会两大主赛场都建在地形复杂的山区，而山区天气预报是世界性难题。大家可能听过这样的话：“山里天娃娃脸，说变就变”“一天变四季，百米不同天”。这些都是形容山区天气的复杂和多变，国际雪联还把应对气象风险作为冬奥会顺利举办的核心因素之一。
在最初气象部门还遇到了一个更大的难题：几乎没有预报经验可以借鉴！这是因为北京冬奥会的举办地——京津冀地区位于内陆，而往届冬奥会的举办地大都在海边，气候背景完全不同。用气象语言解释就是：往届冬奥会的举办地都受海洋性气候的影响，比赛过程中主要应对的气象风险是降雪和低能见度。而北京冬奥会是近20年来唯一一次在大陆性冬季风主导的气候背景条件下举办的冬奥会，大风和低温是它的气候特征。要知道冬奥会70%的比赛项目都在户外的雪上举行，所以一定要面对大风和低温的影响，尤其是风。
拿高山滑雪项目举例，从山顶到山脚，整个赛程也就几分钟，运动员的速度最高可达140千米/小时，赛道附近风速、风向的改变会直接影响运动员的滑行姿态。跳台滑雪对风速的要求更高，这个项目需要运动员不借助任何外力，以自身体重起滑，并实现高空滑翔。在这个过程中，高空风向风速的变化甚至会威胁到运动员的生命安全。所以该项目要求风速小于等于4米/秒才能正常进行。为了减小风的影响，在赛场周围还专门设置了“防风网”。
所以冬奥比赛所需的天气预报不仅要在空间上做到非常精细、在时间上也要做到非常精密。这样的预报才能在多变的天气下找到一个个适合比赛的黄金窗口期。
面对这一世界性的预报难题，气象部门知难而进。最终研究开发出“百米级、分钟级”的高精度数值天气预报。顾名思义，就是在赛场上做到：每隔100米就有一个未来10天预报，这个预报还能每10分钟快速地更新。那这样的预报是怎么做到的？
所谓兵马未动，粮草先行。天气预报里的粮草就是“精密的监测”。在2013年之前，赛区的气象监测几乎为0。所以气象部门不仅需要在地面上建大量的自动气象站，还有雷达、微波辐射计以及卫星去探测高空气象要素的立体分布。这些仪器还得每分钟甚至每秒钟地返回监测实况，让气象部门能随时获取赛场上的三维、秒级、多要素的海量监测数据。有了数据之后，就要用能反映大气在山区运动的方程组进行计算，那要怎么算呢？
荣获第二十三届北京青年学术演讲比赛决赛一等奖的选手、北京市气象服务中心潘昕浓(北京气象学会推荐)对此进行了介绍。
