薛小征/中國氣象局公共氣象服務(wù)中心

大數(shù)據(jù)時代背景下的氣象服務(wù)

薛小征/中國氣象局公共氣象服務(wù)中心

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”概念的不斷深入，“大數(shù)據(jù)”已經(jīng)逐漸成為一個流行詞語。“大數(shù)據(jù)”產(chǎn)生的前提是整個社會走向數(shù)字化，并伴隨著云計算技術(shù)和搜索引擎的不斷發(fā)展，從而使得對大數(shù)據(jù)的高效分析成為可能。大數(shù)據(jù)在社會行為分析、科學(xué)發(fā)現(xiàn)、公共安全和政府決策中的作用越來越大，而這其中，氣象是一個不可或缺的應(yīng)用領(lǐng)域，不但與群眾生活息息相關(guān)，并且關(guān)系到國計民生。據(jù)統(tǒng)計，2011年全球的數(shù)據(jù)規(guī)模為1.8ZB, 而到2013 年，僅中國當(dāng)年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總量就已超過0.8ZB，2倍于2012年，相當(dāng)于2009年全球的數(shù)據(jù)總量。預(yù)計到2020年，中國產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總量將是 2013年的10倍，超過8.5ZB。而屆時全球的數(shù)據(jù)總量預(yù)計將達(dá)到40ZB，數(shù)據(jù)量暴增的速度令人瞠目結(jié)舌。而對于氣象數(shù)據(jù)來言，“氣象部門需要永久保存的數(shù)據(jù)目前約有4PB～5PB，年增量約1PB”，相較于其他應(yīng)用領(lǐng)域而言，氣象行業(yè)的公共服務(wù)職能越來越強(qiáng)，面向政府提供決策服務(wù)，面向公眾提供氣象預(yù)報預(yù)警服務(wù)，面向社會發(fā)展，應(yīng)對氣候發(fā)展節(jié)能減排。這些決策信息的獲取依賴于我們對氣象數(shù)據(jù)的處理。由此可知，基于氣象海量數(shù)據(jù)之上的氣象業(yè)務(wù)、天氣預(yù)報、氣候預(yù)測以及氣象服務(wù)的應(yīng)用“大數(shù)據(jù)時代”已經(jīng)來臨。

大數(shù)據(jù)；時代背景；氣象服務(wù)

“數(shù)據(jù)就像一個神奇的鉆石礦，當(dāng)它的首要價值被發(fā)掘后仍能不斷給予”，它目前展現(xiàn)在人們面前僅僅是其總價值的“冰山一角”。雖然一些數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的其所屬領(lǐng)域的內(nèi)部規(guī)律（即所謂“首要價值”）已被本領(lǐng)域?qū)＜页浞职l(fā)掘，但如果將這些數(shù)據(jù)與其它領(lǐng)域數(shù)據(jù)相鏈接，卻有可能發(fā)現(xiàn)出許多意想不到的相關(guān)關(guān)系，即所謂“豐富的未知價值在領(lǐng)域的外部” 。

因此，數(shù)據(jù)的價值由“內(nèi)部自身”和“外部關(guān)聯(lián)”兩部分組成：內(nèi)部自身價值是指該數(shù)據(jù)自身所包含的所有信息對其所屬企業(yè)和部門業(yè)務(wù)工作的支撐以及開拓業(yè)務(wù)領(lǐng)域的作用；而外部關(guān)聯(lián)價值則是指該數(shù)據(jù)與外部企業(yè)、領(lǐng)域和行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度結(jié)合以及具有創(chuàng)意的分析思路和有效的處理方法，從而發(fā)掘出新的、超出所屬企業(yè)和部門原有業(yè)務(wù)范圍的、傳統(tǒng)思維所意想不到的、具有開創(chuàng)意義的信息，眾多企業(yè)和行業(yè)部門可由此了解并掌握用傳統(tǒng)思維和方法無法獲得的事實(shí)，并因此可創(chuàng)造出新的經(jīng)濟(jì)和社會價值。無論是否處于“大數(shù)據(jù)時代”，數(shù)據(jù)的價值概莫能外。而所謂“大數(shù)據(jù)應(yīng)用”是由于近二十余年來，各行業(yè)信息化程度逐漸提高，互聯(lián)網(wǎng)及其豐富的應(yīng)用逐漸滲透到人類社會各個階層的方方面面，在使得人們的工作和生活更加舒適、方便、快捷和安全的同時，也將社會上各方面信息通過網(wǎng)絡(luò)（尤其是互聯(lián)網(wǎng)）采集并收集管理起來，從而導(dǎo)致社會上數(shù)據(jù)總量以令人瞠目結(jié)舌的速度暴增，而這些暴增起來的數(shù)據(jù)也逐漸呈現(xiàn)出與此前數(shù)據(jù)所不同的性質(zhì)和特征。由于此時的數(shù)據(jù)具有多樣性的特性，所含信息種類較之此前大大增加，人們有可能通過分析這些信息，獲得以前不可能得到的新的知識、預(yù)測信息，激發(fā)出新的開拓性思維，乃至開創(chuàng)新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

一、 氣象數(shù)據(jù)內(nèi)部自身價值挖掘

氣象行業(yè)是信息化建設(shè)較早的行業(yè)，氣象科學(xué)家分析研究氣象數(shù)據(jù)已有近百年的歷史。直到目前，氣象數(shù)據(jù)的核心內(nèi)容并未發(fā)生根本性變化，近年來所增設(shè)的新的探測手段（如氣象衛(wèi)星、天氣雷達(dá)等），其探測信息最終都將反演成溫、壓、濕、風(fēng)以及云能天等有限的幾個氣象要素，以供業(yè)務(wù)及科研使用。而這些要素之間的物理關(guān)系，早已被動力氣象學(xué)解釋清楚。已有數(shù)十年歷史的傳統(tǒng)的統(tǒng)計氣候業(yè)務(wù)，正是采用復(fù)雜的統(tǒng)計方法，對氣象要素進(jìn)行時間、空間分布方面的詳盡分析，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，進(jìn)而完成氣候統(tǒng)計預(yù)測的。因此氣象數(shù)據(jù)中常規(guī)探測部分對于氣象行業(yè)而言，其常規(guī)的基本價值（對天氣預(yù)報、氣候預(yù)測以及其它專業(yè)氣象預(yù)報的貢獻(xiàn)）已被充分認(rèn)識并挖掘。而其中可能潛藏的反映本領(lǐng)域內(nèi)天氣或氣候規(guī)律的新的信號，正在由數(shù)以千計的氣象科學(xué)家們分析研究著。

二、氣象數(shù)據(jù)外部關(guān)聯(lián)價值的挖掘

氣象數(shù)據(jù)與其它專業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)的綜合分析將產(chǎn)生巨大的價值，目前氣象部門已經(jīng)積極開展對外合作，并與農(nóng)業(yè)信息部、旅游局、交通運(yùn)輸部、環(huán)保局等部委開展戰(zhàn)略合作。同時加快了與百度、阿里巴巴、騰訊等知名互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的合作。通過聯(lián)合研發(fā)深度挖掘氣象數(shù)據(jù)與行業(yè)間數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

從所周知，大數(shù)據(jù)已經(jīng)不簡簡單單是數(shù)據(jù)超級龐大的事實(shí)了，而最重要的事情是拿到大數(shù)據(jù)之后如何對其進(jìn)行深度的分析，只有通過充分的分析挖掘，才能從海量的數(shù)據(jù)集群當(dāng)中獲取更多智能的、深入的、有價值的信息。借助大數(shù)據(jù)，人們能夠更清楚地掌握天氣對于零售業(yè)的影響。相關(guān)統(tǒng)計表明，流通類銷售額的65％取決于天氣，因?yàn)樘鞖庵苯佑绊懭说纳?、心理，支配他們的消費(fèi)行為。氣溫相差1攝氏度或降水量增減1毫米，反映到商場和客流及銷量都有明顯變化。這也就是經(jīng)濟(jì)學(xué)界所謂的“一度效應(yīng)”。

三、國外氣象服務(wù)市場大數(shù)據(jù)應(yīng)用廣泛

在美國，氣象服務(wù)市場已經(jīng)開放多年，各家氣象服務(wù)公司的商業(yè)化模式也已經(jīng)相對成熟，與氣象相關(guān)的服務(wù)每年就有上千億美元的盈收。氣象服務(wù)對農(nóng)業(yè)、交通、旅游和一些戶外行業(yè)有著很大的影響。比如交通方面，在一次強(qiáng)降雪過程到來后，相關(guān)部門對鏟雪時間的把控就顯得尤為重要，又或者是存在大量戶外工作量的快遞業(yè)，不管是運(yùn)輸車輛或者快遞員，都對氣象服務(wù)有著密切的需求。在農(nóng)業(yè)上，每一場降雨對農(nóng)作物的生長都會產(chǎn)生影響，美國的氣象服務(wù)公司通過精準(zhǔn)的天氣預(yù)報結(jié)合新型硬件設(shè)備，可以幫助種植者更好地調(diào)控農(nóng)作物的生長環(huán)境，從而提高產(chǎn)量。

氣象大數(shù)據(jù)的應(yīng)用分析更為實(shí)際的案例發(fā)生在德國.氣溫超過22攝氏度，啤酒開始勁銷，氣溫再每上升1攝氏度，大瓶裝的啤酒每天會多銷 230萬瓶，德國氣象公司由此開發(fā)了相關(guān)的“啤酒指數(shù)”。此外，還有乘車指數(shù)、冰激凌指數(shù)、泳裝指數(shù)、食品霉變指數(shù)等，商家可據(jù)此提前制訂生產(chǎn)營銷計劃。精明的商家根據(jù)天氣預(yù)報的情況，就能提前確定庫存和商品品種，以利用氣溫、降雨等變化增加銷售量。

四、國內(nèi)行業(yè)氣象服務(wù)以及氣象大數(shù)據(jù)有待挖掘

在國內(nèi)，相關(guān)的氣象服務(wù)才剛剛起步，商業(yè)氣象服務(wù)市場更是一片空白，已有的氣象服務(wù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足農(nóng)業(yè)、交通等行業(yè)的需求。而氣象的影響和相應(yīng)的服務(wù)需求，從古至今都切實(shí)的存在著。據(jù)統(tǒng)計，中國每年因氣象災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占GDP的3％ ～ 6％，全球每年氣象災(zāi)害占自然災(zāi)害的70％，平均損失超過300億美元。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷升級，經(jīng)濟(jì)全球化速度的加快，農(nóng)業(yè)、交通、旅游、航空、零售業(yè)等等多個行業(yè)對氣象服務(wù)的依賴更是日漸緊密，這就給氣象工作者提出了更高的要求。

在諸多案例里面，氣象大數(shù)據(jù)也就是氣象數(shù)據(jù)加上行業(yè)數(shù)據(jù)等于事情能夠發(fā)生的變化規(guī)律和對未來的一些預(yù)測，氣象數(shù)據(jù)能做這樣的事情是因?yàn)榭陀^、穩(wěn)定而且量非常大。而且氣象數(shù)據(jù)和各行各業(yè)的相關(guān)性非常高，過去說預(yù)測就是觀天象，一個是看天，還有就是氣象。在現(xiàn)代一些系統(tǒng)內(nèi)的學(xué)者和社會上的學(xué)者研究，我們發(fā)現(xiàn)氣象通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用有非常大的應(yīng)用領(lǐng)域，比如說能源，可以觀測到電力負(fù)荷歷史，加上氣象條件 進(jìn)行用電量估算，農(nóng)業(yè)也是一樣，建筑行業(yè)也是，通過工期歷史加上歷史天氣就可以知道工期預(yù)測；還有交通，航班準(zhǔn)點(diǎn)率歷史加上機(jī)場歷史天氣，就可以航班延誤 預(yù)測，準(zhǔn)確性非常高；還有公共衛(wèi)生，通過門診量和藥品銷量加上氣象歷史就可以知道發(fā)病率預(yù)測；在飲品方面，通過銷量和溫度就可以知道銷量預(yù)測；在生產(chǎn)方面，通過經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)加上氣象條件可以知道中國宏觀經(jīng)濟(jì)判斷條件，這是技術(shù)性比較成熟；還有旅游，我們通過有客對旅游景區(qū)的評價和評價條件可以知道什么樣的景區(qū)適合什么天氣旅游。

曾經(jīng)嘗試與保險公司推出“賞月險”的研究，保險公司因?yàn)闆]有城市陰天或者影響賞月天氣的概率，不知道賠多少錢，所以只能是拍腦袋算。同時，他們通過天氣網(wǎng)站來進(jìn)行判責(zé)，這個判責(zé)是不準(zhǔn)確的。未來我們構(gòu)想，保險服務(wù)很有可能是做保險理賠數(shù)據(jù)和天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，能夠?qū)崟r得出到底是什么樣的天氣造成了什么樣的理賠，這樣還是相對比較有價值的。

還有就是對藥品，西安楊森有一款息斯敏的藥，他們和我們合作，可以通過天氣歷史數(shù)據(jù)預(yù)測這個地區(qū)的過敏源以及發(fā)病率，得出的結(jié)果非常理想。比如說在北京三四月份的時候連續(xù)幾天溫度低溫，馬上就會造成非常嚴(yán)重的過敏問題。通過和氣象大數(shù)據(jù)的分析，可以幫助企業(yè)提前制定藥品的生產(chǎn)和銷售計劃。

五、氣象大數(shù)據(jù)攜手阿里巴巴釋放大數(shù)據(jù)潛能

“根據(jù)西方經(jīng)濟(jì)學(xué)德爾菲氣象規(guī)律，企業(yè)在氣象信息上投資1元可得到98元的經(jīng)濟(jì)回報。如果商家在生產(chǎn)、采購、銷售計劃中考慮氣象因素，不僅能避免損失，還可以變成在競爭中的優(yōu)勢，幫助企業(yè)預(yù)測并確定生產(chǎn)營銷計劃?！?/p>

在我國，氣象大數(shù)據(jù)的應(yīng)用也已經(jīng)陸續(xù)開展起來。我國氣象服務(wù)目前的社會經(jīng)濟(jì)效益投入與產(chǎn)出比達(dá)約為1:40—1:50。氣象大數(shù)據(jù)在各個行業(yè)中的潛能還有待充分的挖掘，專業(yè)氣象服務(wù)的發(fā)展空間還有待進(jìn)一步開拓。

六、氣象大數(shù)據(jù)融合多個行業(yè)亟待深入探索

氣象數(shù)據(jù)對于全社會而言，是極其珍貴的數(shù)據(jù)和信息資源。我們期待著氣象數(shù)據(jù)在跨行業(yè)綜合應(yīng)用這一“外部關(guān)聯(lián)價值”挖掘過程中煥發(fā)出新的耀眼光芒。而在此之前，氣象預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品的廣泛社會應(yīng)用，將是氣象部門履行職責(zé)，服務(wù)社會的工作重點(diǎn)；它與氣象數(shù)據(jù)的價值挖掘一道，成為氣象業(yè)務(wù)中不可或缺的組成部分。氣象大數(shù)據(jù)是氣象工作者未來做好氣象服務(wù)的重中之重。隨著氣象行業(yè)的公共服務(wù)職能越來越強(qiáng)大，諸如面向政府提供決策服務(wù)，面向公眾提供氣象預(yù)報預(yù)警服務(wù)，面向社會發(fā)展需要，應(yīng)對氣候變化節(jié)能減排等等，這些服務(wù)信息如何才能突破現(xiàn)有的服務(wù)瓶頸，如何更好的體現(xiàn)海量氣象數(shù)據(jù)的市場價值，這些都取決于我們未來如何運(yùn)用氣象大數(shù)據(jù)。

[1] 沈文海.氣象數(shù)據(jù)的“大數(shù)據(jù)應(yīng)用”淺析[J].中國信息化,2014(6).

[2]Hand DJ.Principles of data mining.Drug Safety,2007,30(7);621 -622.

[3]王星.大數(shù)據(jù)分析;方法與應(yīng)用[M].北京;清華出版社,2013．

薛小征（1984年12月22日）男，北京，畢業(yè)院校：北京聯(lián)合大學(xué)，從事專業(yè)：媒體，工作單位：中國氣象局公共氣象服務(wù)中心，職務(wù)：運(yùn)營副總監(jiān)。