青春華章|中國算法為厄爾尼諾精準“畫像”！河海大學這項預測系統實現新突破
來源： 紫牛新聞
2025-10-10 17:56:00
在“2025年厄爾尼諾及氣候預測會商會”上，大屏幕上閃爍著一條代表厄爾尼諾演變的曲線，它正被最新的海氣耦合預測系統精準描繪。這條曲線并非完全依賴國外模式，而是由河海大學研發(fā)的自主可控的海氣耦合同化與預測系統生成的。研發(fā)團隊通過對未來9個月熱帶太平洋海溫的集合預報，展示了對海洋與大氣演變過程的深度洞察能力。通過這一系統，科研人員能夠更加清晰地把握海氣相互作用對氣候異常事件的驅動機制，為政策制定者提供更科學、精準的決策依據。
十年攻堅：從跟跑到并跑
“過去，我國的氣候預測在很大程度上依賴國外數值模式，這帶來了顯著的‘卡脖子’風險。”河海大學海洋學院唐佑民教授坦言。為打破這一局面，2015年起，他帶領團隊集中攻關海氣耦合同化技術，這一領域長期被視為全球氣候預測的難題。團隊從理論研究入手，結合多源觀測數據和數值模式，系統推進技術攻關。經過多年努力，他們在三方面取得關鍵突破：一是創(chuàng)建了多源海氣觀測資料耦合同化技術，實現衛(wèi)星、浮標和船舶等數據的高效融合，解決了觀測數據難以直接融入模式的問題；二是研發(fā)集合濾波同化方法，將預測結果從單一值轉化為帶概率區(qū)間的集合輸出，提高了預測的不確定性量化能力；三是建立參數估計與訂正系統，優(yōu)化模式參數，顯著降低了模式誤差。
這些創(chuàng)新成果不僅提升了我國海氣耦合同化與預測能力，也為高影響海氣事件的提前預警和精準預測奠定了堅實基礎。
精準預測：提前9個月捕捉厄爾尼諾
2023年，河海大學自主研發(fā)的海氣耦合同化預測系統提前九個月成功預測出一次中等強度厄爾尼諾事件的發(fā)展全過程，其預測精度較國際主流模式提升了15%以上。
這套系統不僅能夠對厄爾尼諾進行精準預報，還能夠有效預測印度洋偶極子等關鍵氣候現象，為我國重大活動的氣候保障提供了可靠支持，例如北京冬奧會等的氣候保障，都受益于系統提供的科學預報。
依托該同化預測系統，科研團隊還實現了海洋適應性觀測敏感區(qū)的快速識別，通過對關鍵海域的精準觀測，可以在顯著降低觀測成本的同時，大幅提升對高影響氣候事件的預測能力。這一技術的應用價值已得到驗證，識別出的敏感區(qū)在印度洋科學考察航次中投入實際使用，用于布放觀測設備，為我國參與全球熱帶海洋觀測系統提供了科學支撐和數據保障，使我國在全球海洋觀測和氣候預測體系中占據更加主動的位置。
廣泛應用：從防災減災到國家決策
如今，河海大學自主研發(fā)的海氣耦合同化預測系統已成為國家海洋環(huán)境預報中心業(yè)務體系的重要組成部分。每年春秋兩季，科研團隊都會參與國家級厄爾尼諾及氣候預測會商，為防汛抗旱、水資源調度、糧食生產安排、能源供應以及重大工程建設提供科學決策依據。這一系統的可靠性和科學性得到了國家認可，先后獲得了2024年度中國氣象局氣象科技成果認證，并榮獲2022年度江蘇省海洋科學技術獎一等獎。國內外專家評價顯示，該系統在高影響海氣事件的預報技巧方面已達到國際先進水平，能夠實現中長期氣候事件的高精度預測。
十年來，河海大學海氣耦合同化預測團隊從最初依賴國外數值模式和同化系統，到自主創(chuàng)新研發(fā)全套耦合同化技術；從單一預測輸出到概率化、集合預報，再到實際業(yè)務化應用，完成了我國海洋環(huán)境預測能力的跨越式提升。這不僅突破了長期存在的技術瓶頸，也使我國在國際海洋與氣候預測領域具備了重要話語權，為全球氣候風險應對和區(qū)域海洋管理提供了堅實支撐。
校對 胡妍璐