大风是常见的灾害性天气之一，搞清楚风从哪儿来、多大、多快，是气象科研业务长期关注的重点。

在气象业务中，平均风速常用于描述大气运动的总体趋势，但在实际灾害事件中，造成建筑受损、电力中断、设施垮塌的，往往是那些短时突发且瞬间极强的“极大风”。

为了更准确全面地刻画极大风的时空分布和变化特征，国家气象信息中心廖志宏、师春香、张冬斌、谷军霞等专家采用多源数据融合分析等方法，研制出中国区域1公里、逐小时极大风实况分析产品，其空间覆盖范围为0°—60°N，70°E—140°E，为灾害性大风、台风等天气过程的防灾减灾救灾提供可靠数据支撑。

为何要“看得更细”——衡量大风的破坏性 极大风速是更优的指标

“所谓极大风，是指某一时段内出现的最大瞬时风速，也被称为‘阵风’或最强风速。”国家气象信息中心数据研究室高级工程师廖志宏介绍，根据《地面气象自动观测规范》定义，瞬时风速指三秒钟的平均风速。

由于灾害性大风一般持续时间较短且风力强劲，而最大风速是某个时段内出现的最大10分钟内平均风速，因此最大风速相比极大风速会偏小很多，难以准确反映灾害性大风的实际情况。对于大风的破坏性，极大风速是更优的考量指标。

目前，我国逐小时自动观测数据中，极大风速观测站点数量可观，各类观测站累计超过3.7万个，但观测站分布离散，且在山区、海岛等偏远及复杂地形区域的站点分布较为稀疏。另一方面，“极大风在模式预报中对应的变量为近地面阵风风速，该变量一般通过在当前预报时次风速的基础上，利用与模式输出的10分钟平均风、边界层高度与高层风的统计关系估算获得。”廖志宏介绍，模式输出的极大风具备空间全覆盖的优势，但往往存在一定偏差。因此，单一极大风数据源很难满足高精度分析和精细化服务需求。

如何“看得更准”——多源融合 构建高质量实况风场

为给极大风画一张高分辨率的“肖像”，科研团队将多源观测数据与数值模式预报资料进行融合处理，在保障数据完整性的同时，最大程度提升数据质量和空间连续性——

强化数据质量把控，剔除“假风”。极大风数值往往比平均风速大得多，易受仪器误差、通信故障等影响。科研团队依据各类气象行业标准，制定专门的质量控制流程，层层排查缺测值、异常值等，确保每一数值都有可信证据。

科学选择背景风场，融合“空间信息”。由于观测站点分布存在盲区，数值模式预报成为补全风场的重要手段。研究团队对比评估中国气象局中尺度天气数值预报系统（CMA-MESO 3km）、中国气象局区域台风数值预报系统（CMA-TYM 9km）、全球大气实况分析产品（13km）等多个预报分析产品，最终选择全球大气实况分析资料作为内陆地区的背景风场，海上区域则采用更适合捕捉台风特征的CMA-TYM资料，兼顾预报质量与区域适应性。

多尺度融合算法，“拼”出真实风场。将观测数据与模式预报数据“无缝拼接”是产品的技术难点所在。团队采用多重网格三维变分分析法，将传统三维变分同化分解为一系列不同尺度网格上的三维变分同化，通过分层提取风场中的长波与短波信息，实现不同尺度信息的融合。“简言之，就像用多个不同焦距的镜头，对风场进行多层次拍摄，再将图像叠加还原真实画面。”廖志宏说。

要能“看得更远”——实现从捕风、御风到驭风

极大风产品，就要在“风口”上检验性能。

“我们以2021年5月全国2480个自动气象站的逐小时大风观测为基准，开展了744个时次的质量检验。”廖志宏介绍，为了分析不同风速下产品的数据质量，还将低风速（0 m/s—10.8 m/s）、中风速（10.8 m/s—20.8 m/s）、高风速（高于20.8 m/s）等风速情况进行了对比分析。

检验结果表明，整体误差减小、强风识别能力提升、数据稳定性更强是极大风实况产品呈现出的显著优势。“例如对风速在9级以上（高于20.8m/s）的极大风，极大风实况产品较模式预报准确率提高近一倍，且在不同时间段的误差波动更小，可靠性更高。”廖志宏说，目前，中国区域1公里、逐小时极大风实况分析产品已实现中国气象局业务准入，为灾害性大风天气过程监测等提供重要数据支撑。同时，风本身是一种可再生资源，对风速变化的精确监测，直接关系风电场资源评估和动态调度，进而影响可再生能源利用效率。

“接下来，极大风实况分析产品将在持续优化升级的同时，不断拓展应用场景，深度融入新能源、交通运输、城市安全运行等气象服务及相关领域。” 国家气象信息中心数据研究室副主任谷军霞说。

（相关研究成果在《气象学报》网络预出版）

（作者：刘丹 责任编辑：张林）