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智慧气象、智慧城市...... 还有多少黑科技将亮相2022年冬奥会?

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-04-03  来源:北京晚报   浏览次数:4076
核心提示:一届冬季奥运会的成功举办,科技是其中的关键因素,从硬件来说,气象服务、造雪技术、缆车服务、场馆打蜡照明制冷除湿、智能冰场建设等等每项艰巨任务的背后都有科技力量的体现;从软件来讲,大到赛事组织及管理,小到运动员备战、参赛,以及比赛中的吃穿住行等方面,科技的提升、支撑和引领作用都很重要
 智慧气象提供保障

今年“科技冬奥”重点专项的12个任务方向中,第一条就与气象有关,北京冬奥会设7个大项,102个小项,其中三分之二的项目都在室外举行,室外滑雪赛区的气象问题成为了科技攻关的重点项目。

曾在悉尼夏季奥运会结束时的新闻发布会上,有记者提问“什么是奥运会成功举办的关键因素”,奥组委官员说了一连串的“天气,天气,天气!” ,从中可以想见天气在奥运会比赛中的重要性,气象服务保障对奥运会的安全顺利举办影响重大。

“面对大型国际综合性冬季冰雪体育赛事,气象服务经验欠缺,基础条件薄弱以及民众和社会 众多需求,气象服务面临许多重要挑战。”中囯气象科学研究院副研究员李元寿博士说,2022年冬奥会举办地——北京延庆、河北张家口地区冬季气象条件复杂,冬奥会雪上运动项目及许多户外冰雪运动均在山区开展,需要准确的气象要素监测信息,需要加密布设赛区观测站,针对山区复杂环境做出精细化预报服务。同时面对可能发生山地少雪干旱、极端低温、过暖融雪、大风沙尘暴、雾霾、积冰或冻雨等不利气象条件,需要深人研究冬奥会和各种冰雪运动期间的气象风险及防控措施,为组委会和管理者提供决策支撑;针对少雪问题,需要开展人工增雪科学试验,为人工造雪、存雪等提供技术支持 。

李元寿说,北京地区现有气象观测系统和站网布局,多以防洪涝灾害监测城区夏季降水为重点,目前延庆仅有1个气象观测场,针对冬奥会申办,2014年已经在延庆海坨山建立自动观测站,并增加了雪深的观测。而张家口市全区域内交通气象站网布局也多针对城区道路交通网、重要交通枢纽,在冬奥会赛区的路段检测还是空白。现有的天气雷达系统受到冬奥会赛区山体遮挡的影响,存在明显的探测盲区。另一方面,现有的监测及预报都是针对城市及夏季防暴雨山洪等预报为主,在山地复杂地形下冬季气象要素精细化预报和短时临近预报技术方法方面的研究比较弱,特别是关注度最高、需求最旺盛的冬奥会赛区赛道等小范围局部的精细化智慧气象预报还是短板。

此外,由于之前对冬季气象服务技术方面的研究很少,缺乏冬季运动项目气象服务保障经验,尚未形成针对冬季冰雪运动的专业气象服务体系。

雪上项目是冬季奥运赛事的重头戏之一,气象部门要在冬奥会赛前、赛中和赛后提供一系列的气象服务保障,如赛前包括指挥中心、赛道场地等的规划、选址、建设和设计实施等,都需要气象部门针对常年的降雪情况、赛道选址区域周边历史同期盛行的风向风速和能见度的情况和局地气候风险等,进行精细化历史评估和科学评估。在冬奥会比赛进行中,所有人员的交通安全、准时到达比赛现场等,这些都要求气象部门提供精准的智慧气象服务,特别是教练需要及时掌握造雪条件预测、赛时紧急救援保障、比赛中最新的气象条件,并据此制定赛前准备和调整比赛策略。赛后教练员调整方案、运动员训练、赛场运维、公众出行等,同样需要及时提供气象保障。

精确预报服务周到

今年大家一直在期盼下雪,冬奥会的举办更离不开量多质优的雪,在北京及周边地区举办冬奥会,自然降雪条件有限,人工增雪工作任重道远。

李元寿透露,目前北京市已建成起由1架飞机、31个火箭作业点、28个高炮作业点、49个高山地基作业点,组成了人工影响天气作业系统。河北张家口也部署有相应的设施。虽然在多年的人工影响天气空地联合作业中积累了丰富经验,取得了显著的增雨增雪效果,但原先北京、张家口等地的人工影响天气作业主要服务于农业抗旱减灾、缓解水资源短缺和改善生态环境的要求,而针对冬季大型体育赛事的人工增雪实施作业不多。

李元寿认为,针对少雪问题,需要提前开展局地人工增雪科学创新试验,研究如何更好地开展人工造雪、如何存雪等问题。目前的飞机上不能同时加装针对各类云都能实施有效催化作业的多种作业设备,也没有先进的通信和指挥系统,无法在作业时直接探测云内的作业条件和监测空中云水资源动态进而及时修订作业方案,此外由于租用的小型飞机续航能力较差,无法执行大面积、远距离跨区域人工增雪作业,因此急需提升飞机人工影响天气作业能力和水平,

同时,应对复杂地形冬季高分辨率短临预报技术研究、建立满足冬奥会气象保障服务需求的高分辨率数值预报系统,这些也都是目前正在加紧开展的工作。李元寿说,北京冬奥会的气象服务保障要求很高,比如要做到京津冀区域天气要素500米分辨率10分钟更新、降水格点分析及未来12小时客观格点预报、室外赛场特定地点与赛事保障密切相关的关键气象要素(温度、湿度、风速 、风)12小时预报、冬季降雪特征(积雪覆盖率、雪密度、雪深、雪水当量)及关键要素(路面温、湿度等)的客观分析和0到12小时预报等,这些都是冬奥会气象服务保障工作要实现的目标。

李元寿说,在冬奥会气象服务保障方面也是要紧紧人的需求提供定时、定点、定量的精细化服务,比如要提供出至少提前三天的准确天气预报,以便组织方调整赛事安排,以利于维持赛事日程;完善雪上项目所需气象条件预报业务体系,为教练员和技术官员提供即时的气象服务信息;在比赛前要为参赛队伍提供尽可能详尽的天气变化情况预报,便于教练员调整参赛策略和运动员保持竞赛状态;要为媒体、观众、交通、水利、 电力、物资等部门提供天气变化情况,适时调整优化赛事转播方案及各行各业的保障服务;同时要能提供实时精准有效的团雾、道路结冰等影响交通的高影响天气要素短时临近预警预报信息,做好复杂地形条件下的精细化气象预报工作。

智慧城市更加安全

中国工程院院士、清华大学公共安全研究院院长范维澄,是“北京市科学技术研究院科技创新智库”成员,北京冬奥会的安全保障是他关注的课题之一。范维澄说,实现“安全冬奥”有赖于智慧安全城市建设,冬奥会的安全运行保障是和城市的安全发展联系在一起的。“一个中心、一网一图、三大基础支撑和多项安全应用”,就是他提出的构成智慧安全城市的框架。

范维澄说,一个中心是指公共安全管理中心,对于北京而言就是整个冬奥会的“安全专项指挥部”;一网一图分别是“城市安全监测物联网”和“城市安全综合监测一张图”,它们将服务于城市安全大数据平台、地理信息服务平台和公共安全基础标准化三大基础支撑,并应用于综合应急、预警信息发布、生命线安全等城市安全解决方案,整个框架的有序协作将共同确保冬奥会期间的安全保障工作做到源头监控、风险导向、精细治理和高效处置。

实践证明,历届奥运会的“一体化指挥中心”极大提高了应急准备、应急响应等能力,这也是冬奥会安保工作的经验,范维澄告诉记者,北京要做的是充分发挥互联网的“感传知用”功能,通过智能应用科学判断安全态势。

清华大学公共安全研究院此前曾与安徽省合肥市合作践行这种从风险源末梢监测预警到城市决策中枢应急指挥一体化的理念,合肥市于2017年启动“城市生命线工程安全运行监测系统”,对市内51座桥梁、822公里燃气、739公里供水、254公里排水、201公里热力、14公里中水等管网,5.79万部电梯、150公里河流水环境、58.5公里综合管廊进行7×24小时值守运行、监测,每天采集数据达500亿条。运行10个月来,平均每月各类预警36起,联动处置15起,并曾成功避免过重大事件的发生。范维澄说,这一系统总体实现了对物联网、大数据、云服务、移动互联、人工智能等技术的融合,并适时动态扩展,做到了一张图掌控全局,建立了直观可视化的预警体系。

科技提升竞技水平

从荷兰人发明世界上第一个可分离式冰鞋,到鲨鱼皮泳衣,科技为竞技体育运动插上了“翅膀”,不仅创造了人类运动的骄人战绩,也使高科技训练与装备成为历届奥运会争金夺银的关键。

国际对于雪上运动的研究起步于上世纪,第一届国际滑雪科技大会于1996年在奥地利举行,这极大推动了世界滑雪科学研究的发展。国家体育总局体育科学研究所特聘研究员陈小平对我国历届奥运会金牌分布进行了统计,他认为在竞技训练中,训练、科研和保障的三位一体化,科学研究与运动训练的高度融合,是当前世界的发展趋势。

“当今运动水平大幅度提高,优秀运动员成长伴随受伤风险增大,我们就是要借助科技力量,延长运动员运动寿命。”因此科技元素要融入冬奥竞技训练中,要把实验室搬到运动场。

上海体育运动科学学院院长透露,将先进的科技仪器设备投入可以让体育训练更加科学化,目前已研制成功一款基于足底压力的可穿戴设备,可以实时采集足底压力数据变化,记录运动员的训练数据和反馈,全面科学地让教练了解运动员在训练中的实际情况。

冬季项目运动员专项能力特征和科学选材关键技术、冬季项目运动员技能优化关键技术、冬残奥运动员运动表现提升的关键技术……在科技部发布的“科技冬奥”重点专项中,有关运动训练与比赛关键技术的科研课题不少,有关部门正组织研究力量针对运动员科学训练及有效提升竞技成绩进行攻关,并提出了相应的要求,比如”形成冬残奥六大项目不同残疾类别生物学特征、训练学特征、专项体能的理论方法与评价体系和训练大纲;建立冬残奥生物力学关键技术指标体系,为6个项目100名国家队重点运动员进行技术诊断和优化,提高运动表现能力20%以上”等规定。

 
 
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