领航低空气象保障，赋能产业新未来
在低空经济蓬勃兴起的时代浪潮中，气象是影响其安全发展的主要因素之一。低空经济气象保障面临着超高精细化预报技术和海量数据处理要求的双重挑战。国家超级计算天津中心、天津市气象科学研究所和国防科技大学组成近20人联合攻关团队（以下简称团队），在国家重点研发计划《面向海洋环境预测领域的高效求解技术与应用计算软件》等项目的支撑下，历时11个月，深入探索领域问题，重点突破面向天河新一代国产超算的低空气象要素精细化预报、预报计算并行优化加速、基于人工智能的智能预报等关键技术挑战，通过构建全链条、精细化、智能化的气象保障服务体系，加速推动低空经济应用场景落地，为低空经济产业的健康、高质量和可持续发展保驾护航。
微气象预测
聚焦低空气象脉动，驱动智能预报引擎
低空经济活动对气象预报精度和时效性具有极高要求，团队应用先进数据同化技术，实现对地面、探空、飞机报、雷达、卫星等多源数据的实时融合分析，为低空精细化气象预报提供可靠的预报初始场。在此基础上，通过优化 WRF 模型的物理参数化方案和嵌套大涡模拟（LES）模块，开发了面向低空的精细化气象预报系统。该系统显著增强了对中小尺度气象系统的模拟能力，可以实现预报时间分辨率15分钟、水平分辨率百米级、垂直分辨率几十米的未来2小时天气，能够更精准地解析大气湍流运动，捕捉低空气象的细微变化。此外，团队还引入了大数据挖掘方法和人工智能（AI）算法，深度挖掘海量历史气象数据中的物理规律，构建面向低空复杂气象场景的智能预测模型，实现直接基于多源数据的快速、高精度智能融合预报，能够有效模拟复杂地形条件下的气象演变过程，为低空经济活动提供了高效、精准的气象预报服务。
低空微气象预报系统框架
快风场模拟
洞察城市风场脉络，加速勾勒精细图景
在低空经济中，城市建筑群区域的风场模拟对于飞行安全和效率至关重要。团队结合城市信息模型（CIM）和计算流体力学（CFD）技术，依托在计算流体力学和城市模型构建方面的专业技术能力，基于微气象预测数据，对城市建筑群的风场进行米级分辨率的超精细化模拟。通过构建精细化三维城市模型，利用天河新一代国产超算并行加速模型网格划分和流场模拟，充分考虑建筑物的形状、高度、布局等因素对气流的影响，深入解析城市风场的复杂特性，为低空飞行活动提供更及时有效的气象参考，帮助无人机优化飞行路径，避开复杂风场区域，提高飞行安全性和效率。同时，也为城市规划和环境评估提供了有力支持，助力打造更宜居、更安全的城市环境。
城市风场模拟系统框架
多数据融合
汇聚多方气象数据，打造海量精细数据库
面对低空经济气象保障中海量数据复杂处理的需求，团队全面梳理各种气象要素数据，制定严格详细的数据质量控制标准，逐步构建低空气象要素精细化预报数据库。通过解决多源数据在时间和空间尺度上的不一致问题，实现了不同格式、不同来源数据的无缝融合，增强了数据库的覆盖度和可用性。此外，团队依托天河新一代国产超算系统，采用分布式存储架构构建低空气象数据库，保障数据库的高效访问和可扩展性。该数据库囊括了温度、风速、湿度、气压等多种气象要素预报产品，并实现了包括公里级数据在内的逐小时更新，能够提供雷达反射率拼图、地面、高空等分析和预报产品，特别是风切变、冰雹潜势等丰富的强对流参数和云底高度/温度等云微物理诊断产品，为低空经济活动提供及时、准确、丰富的气象数据支持。