王昊 陳佳佳 科技日報記者 付毅飛
在2022年北京冬奧會網站上，高山滑雪等雪上項目的氣象信息數據每分鐘更新一次，可以看到每一個滑降關鍵點的平均風速、最大風速、溫度、濕度，這些數據很多來自中國航天科工二院23所航天新氣象公司的自動氣象站。
對戶外冰雪運動來說，風是影響很多項目的關鍵因素。相較往屆奧運會舉辦地的海洋性氣候，本屆奧運會大陸性季風氣候表現出風速更大、風向更替更明顯的特征。高速運動中，突然的風向改變或風速過大會影響比賽發揮，甚至影響運動員的人身安全，因此，對風數據的精確測量顯得尤為重要。在國家跳臺滑雪中心場館四周，23所建設了多個測風氣象站，跳臺滑道上也安裝超聲風傳感器，最大可能對風向、風速進行精準測量。
冬奧會長達數月的賽前造雪以及賽時不定期造雪，會讓自動氣象站的風傳感器處于低溫、高濕環境，部分地方極易結冰。結冰會影響風向、風速觀測數據。
為更穩妥保障氣象觀測，應賽事要求，23所研制了新型加熱型風傳感器，采用高效節能的加熱部件，配備智能算法精準溫度控制，使風傳感器可以在零下20℃的天氣下正常工作，保證風數據的準確性。
賽道旁，工程師正在對自動氣象站進行加熱風改造工作 航天科工二院23所供圖
在風傳感器上加裝加熱裝置是解決風傳感器表面覆冰、無法正常工作的有效手段。為了達到最佳的除冰效果，保證設備正常工作，公司研制團隊先在步入式低溫箱中模擬賽場環境，又結合已有項目經驗，研究設計了內外加熱型機械風與超聲風，采取內外加熱模塊合并使用的方式，解決風傳感器的凍結問題。
當溫度低于5℃高于零下25℃時，開啟外置加熱模塊；當溫度低于零下25℃時，開啟內加熱模式。在冬奧賽場實地使用時，“加熱風”的裝備除冰效果良好。在崇禮和云頂山頂零下二三十度時，所在站點自動加熱除冰，設備運行穩定。
除了保障設備運行穩妥，奧運會分鐘級的預報要求氣象產品反饋時間也要迅速。有的項目要求風速不能大于5米/秒，有的甚至要求不能大于4米/秒，賽事對風的精細化數據需求使得氣象探測設備反饋也要更迅速。
研制團隊優化產品，修改了原有采集處理流程，一秒提取一個風向、風速數據，一分鐘打包上傳一次，最終在中心站軟件界面上呈現每分鐘60個風向、風速記錄。為了實現“秒級”風監測預報，研制團隊從數據采集器嵌入式軟件、中心站軟件、數據傳輸和存儲三個方面進行開發、升級，以滿足秒級風數據的采樣、存儲、傳輸。
“秒級風”觀測數據的實現，在對風數據進行精細化分析、預報的基礎上，有效提高風監測預報能力，為對風向、風速十分敏感的雪上比賽提供更完善的數據保障。
在完成多要素觀測和加熱風改造后，張家口賽區、延慶賽區的自動氣象站在2021年11月份的第二次測試活動中表現良好。
如今，優化后的自動氣象站在各個賽場密切關注風速、風向變化，以網格分辨率、時間分辨率更高的氣象觀測數據，為冬奧會雪上競賽場館“百米級 分鐘級”氣象預報預報體系提供數據服務。
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