高山滑雪比赛中,选手最高滑行速度可以超过130公里/小时,即36米/秒,以这个速度疾驰,风速和风向将对最终成绩产生很大影响。所以,在高山滑雪赛场,对于风的预测显得尤为重要。

 

在北京冬奥会延庆赛区,一支由11名成员组成的冬奥气象现场服务团队已经扎根4年。他们收集赛场风速和风向等数据,一遍遍进行模拟预报,以期在冬奥赛场作出准确预报。





小海陀山冬季较干冷 天气预报最关键的是风速

 

12月初,海拔超过2000米的海陀山已经出现积雪,从延庆城区就能远远地看到著名的“海陀戴雪”景观。再过400多天,各国名将将汇聚于此,争夺高山滑雪和雪车雪橇项目的冬奥会奖牌。

 

高山滑雪起源于欧洲的阿尔卑斯地区,也称阿尔卑斯滑雪。“我们这里与阿尔卑斯山脉不同,没有非常强的降雪,以干冷天气为主,所以天气预报最为关键的是风速。”延庆赛区冬奥气象服务团队队长时少英说。

 

在北京冬奥会延庆气象服务分中心,一块块大屏幕全景展示赛场风向、风速等数据。

 

时少英指着其中一块屏幕介绍,“这是小海陀山,两边山脊就像两条胳膊似的,怀抱里边,也就是阳坡的位置就是高山滑雪中心。整个阳坡还错落几条山脊和山沟,竞技赛道和竞速赛道在不同的山脊之上”。

 

北京冬奥会、冬残奥会将在2022年二三月举行。时少英介绍,延庆赛区高山滑雪中心冬季盛行风是西北风或偏北风,冬季最低气温是在1月,2月、3月气温开始回升,“尤其到3月已经属于初春,可能会有非常强的暖空气过来,所以气温不会太低。”

 

她以2020年的2月为例,“据我们观测,白天的气温通常情况下在0℃到-10℃之间,只要没有强冷空气下来,总体来说阵风会在14米/秒以下,也就是六级及以下的风,对于滑雪比赛没有问题”。


延庆赛区冬奥气象服务团队队长时少英查看气象数据。摄影/新京报记者 王贵彬

 

高山滑雪赛场往往地处山野,是所有冬奥会比赛项目中对气象条件要求最为苛刻的赛事之一。能见度过低会影响运动员和裁判员的视线,雪温和雪质对运动员雪板打蜡的种类和多少有直接影响,风速和雪量则决定赛事是否能够进行。

 

“所有的室外雪上项目都直接受天气条件影响,张家口赛区云顶滑雪公园的单板和自由式滑雪项目,对风的需求更加敏感。例如,雪上技巧和空中技巧,阵风达到5米每秒以上,就可能对运动员空中的动作产生影响;跳台滑雪就更加敏感,风速4米每秒以上,就可能对滑雪运动员在空中飞行姿态以及落地安全产生影响。”时少英说。

 

对于延庆赛区,高山滑雪是一个速度非常快的竞速项目,从山顶起点到结束区基本一分多钟就完赛了,运动员的速度可能达到每小时110公里,甚至130多公里。

 

“这样的速度下,如果风速超过11米/秒,就要特别关注风速或者风向可能的影响。如果风速到17米/秒,就是大风的情况,裁判委员会就要决定赛事是否停止。所以,气象团队就是要对敏感天气进行准确预报。”时少英解释。

 

她指着一个风向模拟图,“左边这条是竞速赛道,右边是竞技赛道,起点海拔接近2200米以上,终点在海拔1300米左右,落差达到900米。山顶的风和山脚的风差异非常大,沿着赛道不同位置的风的差异也非常大。图中颜色比较深的是风速大的地方,颜色浅的是风速小的地方,在这样一个微尺度的范围内,精细刻画每一点的风向风力是很难的。且不说一处山石、一棵大树、一处建筑设施都有可能让风向风速发生变化,当气流过山时,速度不同,大气稳定度不同,赛区的风会发生很大的不同,多湍流。”

 

时少英说,预报员会基于各项数据来模拟赛区的气象条件,还要背着风速仪去山上实地考察,对数值模式结果进行订正,然后把预报员积累的经验叠加上去,使得赛区的气象预报更精准。





肩扛骡背建起气象站 实现“秒级风”探测

 

自2014年北京申办冬奥会开始,气象部门根据天气气候评估需求,开始在海陀山核心赛区建设自动气象站,最开始建设了4套,分别位于西大庄科、长虫沟、小海陀、二海陀。

 

所谓自动气象站,是指在某一地区根据需要建设的,能够自动探测多个要素,无需人工干预即可自动生成报文,定时向中心站传输探测数据的气象站。这种站点能对风速、风向、雨量、空气温度、空气湿度、辐射、土壤温度、土壤湿度、蒸发量、大气压力等十几个气象要素进行全天候现场监测。

 

“我们团队有十几个人,一开始建站的时候根本没有基础设施,也没有路,设备全靠人背上山,每个人都要背几公斤精密设备,太重的我们只能用骡子。施工环境也非常恶劣,夏天最热的时候,在山顶也要穿羽绒服;冬天,眉毛暴露在空气里都会结冰,大概得有零下20℃,风速大的时候有每秒20米。”北京市气象探测中心探测首席常晨回忆。


冬奥延庆气象服务分中心,工作人员在紧张工作。摄影/新京报记者 王贵彬

 

北京冬奥会申办成功后,根据冬奥组委对于赛事气象探测要素的需求以及气象服务保障的需求,他们又陆续在延庆核心赛区新建赛道气象观测站17个、应急备份站4个,北京赛区首钢滑雪大跳台新建完成3个气象站。

 

“这些站也随着赛道改道不断迁址,其实迁建更难,需要把设备拆除搬运重建。现在我们能做到竞技赛道和竞速赛道基本每隔百米就有一个气象站。”北京市气象探测中心副主任张曼说,为了保障这些设备正常运行,他们进行了一些升级改造。“现在自动气象站的供电是双路的,既有太阳能也有市电;通信也是双路传输,有北斗传输也有GPRS传输,这是针对当时基础设施还不到位的情况下采取的一些保险举措。”

 

“在业务中我们主要关注的是风,目前已经实现‘秒级风’的观测,还将在赛道上补充其他探测设备,包括测风雷达、微波辐射计、天气雷达等,搭建立体垂直的观测网来捕捉各种气象探测数据。”张曼说。

 

除了气象“六要素”,气象探测团队还针对赛道的气象服务提供了更多气象要素数据,包括能见度、辐射、地温等,丰富冬奥气象服务产品。





每百米提供单独预报数据 将迎测试赛考验

 

时少英说,他们的目标是提供“百米级、分钟级”的预报,这在冬奥会赛事气象服务史上是最高标准。

 

“我们把关注区域打成100米×100米的网格,期望用数值模式来模拟赛区的精细要素变化特征。如果空间分辨率更粗些,例如1千米×1千米,那么山头有可能就被抹平了,赛场就一个点。”时少英解释,网格越精细,地形也越精细,带来的计算量非常大,对高性能计算机的要求也非常高,时效要求也比较高。“精细到什么程度,就风速来讲,希望沿着赛道风的变化都能够了解清楚,但这也很难。”

 

延庆冬奥赛区现场气象服务团队连续第四年开展现场驻训,逐步开展对模式温度、风速订正客观方法的研究,基本掌握和了解了不同天气背景下延庆高山滑雪赛区风、气温、降雪、能见度等要素的变化特征。

 

“现在,我们就是要把过去三年积累的天气个例进行复盘,仔细分析从山顶到山脚风的变化、气温的变化。要达到的目标是,只要预报员看到一种天气类型,脑子里一下子就能够想到赛区从山顶到山脚的气象要素可能的变化。”时少英说。


冬奥现场气象服务系统可以模拟整个延庆赛场的风力风向信息。摄影/新京报记者 王贵彬

 

鉴于当前的全球新冠疫情形势,北京冬奥组委、国际滑雪联合会和国际奥委会一致同意,对2020-21赛季国际雪联北京冬奥会测试赛进行调整。北京冬奥组委方面表示,根据各方协商,拟采用多种方式,在2022年之前重新安排不同级别的测试活动。

 

“对于气象保障来说,无论是测试活动、测试赛还是最终的冬奥比赛,对我们要求都是一样的。我们希望通过测试活动的气象服务保障,再一次检验预报能力,等到2022年冬奥会,让大家看到我们是一个值得信任和依赖的团队,我们提供的气象信息是可靠的、有价值的,能够为组委会调整赛事日程提供依据,确保所有的赛事顺利完成。”时少英说。

 

新京报记者 李玉坤 视频记者 姚远 摄影记者 王贵彬

编辑 张畅 校对 李立军