近日，中国气象局发布2025年度“中国十大气象科技进展”。国防科技大学气象海洋学院数值预报创新团队研究成果“新一代高效高分辨率干空气质量守恒全球谱模式实现业务化应用”成功入选。

该模式针对全球范围高影响天气过程预报难题，提出全球大气中尺度能量谱动力学新理论，创新发展了干空气质量守恒的全球静力/非静力谱模式动力框架，显著提高了暴雨、台风等强对流天气过程预报能力，相关成果获2025年军队科技进步一等奖。

沉甸甸的荣誉背后，是这支团队对“天机”的不懈求索。作为一支数十年如一日扎根数值预报领域的科研劲旅，他们究竟如何让数值预报更“懂”大气？从三个关键词中，我们可以窥见答案。

自主创新:从理论源头“重构”大气运动控制方程

在传统业务化全球谱模式里，往往会做一个这样的简化假设——大气中的干空气和水汽加在一起总量不变。这个假设在数学上好算，却忽略了强对流过程中水汽相变造成的显著质量亏损，导致数值预报常常会在实际的大气运动中“看走眼”，造成台风强度、强降水过程预报中容易出现“偏弱”“不准”的问题。

怎样才能给大气做“精准画像”？

在一个平常的午后，团队带头人张卫民研究员翻着文献说：“大气中的水汽不守恒，或许可以从干空气质量守恒这个角度切入。”这句话像一颗种子，扎进了团队核心成员彭军的脑海。

“我们没有选择类似国外先进业务预报中心的做法，即在原有模式基础上‘修修补补’，修正干空气质量不守恒带来的偏差，而是决定走一条自己的路——重构大气运动的控制方程组，从理论源头上确保干空气质量守恒。”为了把这颗种子种活，彭军和其他年轻骨干一头扎进了理论推导的“无人区”。

为了构建这套全新的理论框架，团队凝聚了多个领域的科研人员。确定思路、寻找状态变量、推导控制方程……就像在幽深的隧道里摸索，每个步骤都需要反复推演。“这件事必须做，推不出来就重来，想不通就换个角度再想。”他说。

历时数载，一套更贴合真实大气运动的数学理论模型初步建成。从“基因”上突破了传统模式长期存在的误差累积、模拟失真等痛点，为高影响天气预报研究埋下了智慧的种子。

精益求精：让代码“跑稳”业务一线

“质量强迫效应导致计算不稳定，怎么调整求解方式？”“采用显式求解还是隐式求解？”月上梢头，学院某会议室内灯火通明，一场关于数值计算方法的研讨正在紧张开展。

研讨一结束，团队骨干成员杨锦辉便坐回办公桌前，目不转睛地盯着电脑屏幕上密密麻麻的代码，投入到干空气质量守恒全球谱模式动力框架的调试中。

“新的理论框架引入后，影响了原有代码的稳定性，亟需找出更适合的求解方法。”为了让理论“落地”应用实践，团队已经开展了数十轮讨论，每一次都火花四溅。办公室里，沉浸在代码调试里的杨锦辉，常常忘了时间点，有时凌晨一两点还在屏幕前追根溯源。

“能否中和一下，对水汽质量强迫项采取半隐式求解？”经过多轮思想碰撞，他灵机一动，立马将新思路投入代码运算。没多久，屏幕上模式流畅运行起来，既兼顾了预报精度，又有效提升了计算稳定性，团队成员都激动地从椅子上站起来，“新模式终于可以落地使用了！”

近年来，团队精益求精，在新动力框架的基础上，接连突破了一系列关键技术，相关成果在JAS、MWR、QJRMS等大气科学国际高质量期刊上发表，有力推动了我国数值预报核心科技的跨越式自主发展。

如今，经历了两年准业务运行的新模式已经越跑越“稳”。“暴雨、台风等强对流天气过程的预报能力得到了大幅改进。”张卫民兴奋地说。

为战向战：以精准预报“护航”大国使命

去年9月，第18号台风“桦加沙”登陆广东沿海，部分地区出现特大暴雨，强降雨波及全国十余个省区市。某部队预报室内，值班人员紧盯屏幕，精准锁定台风轨迹与暴雨影响范围，为抗洪抢险、人员转移、防御部署提供了可靠的气象支撑。

“极端暴雨强度和落区预报比其他同类预报产品更接近实况……”，台风过境后不久，一封封感谢信纷至沓来。“我们虽不在一线保障岗位，但科研成果始终应用在服务备战打仗前沿。”团队负责人任开军说。“23·5”极端暴雨、台风“杜苏芮”……一次次重大天气过程背后，都有这套模式的身影。如今，它已在载人航天、重大国防试验等一系列重大任务气象保障中发挥重要作用，支撑团队荣获2025年军队科技进步一等奖。

“现在，我们把目光投向了更高处。”为了适配我国高边疆、远边疆的军事气象保障需求，团队在宋君强院士、张卫民研究员等带领下，正毅然向更高层大气发起“冲锋”。