齊軍岐,李社宏,陳 力
(1.寶雞市氣象局,陜西寶雞 721006;2.陜西省氣象局,西安 710014)
?
陜西智慧氣象建設(shè)行動框架探討
齊軍岐1,李社宏2,陳力2
(1.寶雞市氣象局,陜西寶雞721006;2.陜西省氣象局,西安710014)
摘要:基于智慧氣象的基本理念,立足于陜西氣象,從信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)、現(xiàn)代氣象觀測技術(shù)、現(xiàn)代氣象預(yù)報技術(shù)、公共氣象服務(wù)技術(shù)等智慧氣象核心技術(shù)入手,討論了陜西智慧氣象建設(shè)的基礎(chǔ)條件和發(fā)展方向,提出了陜西智慧氣象建設(shè)的初步行動框架,為發(fā)展智慧氣象提供參考。
關(guān)鍵詞:智慧氣象;氣象信息化;氣象服務(wù);行動框架
氣象部門是信息技術(shù)應(yīng)用較早和較為充分的部門,氣象業(yè)務(wù)是典型的信息業(yè)務(wù),氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)是典型的信息系統(tǒng)。在現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)體系中,氣象信息網(wǎng)絡(luò)、信息系統(tǒng)既是基礎(chǔ)支撐,也是各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的橋梁和樞紐,在整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)中舉足輕重。在氣象現(xiàn)代化進程中,氣象信息化直接驅(qū)動氣象業(yè)務(wù)的發(fā)展。信息化水平是氣象現(xiàn)代化的重要標志之一。
隨著智慧城市建設(shè)的推進,智慧氣象成為當前及今后氣象信息化乃至氣象現(xiàn)代化建設(shè)的重要方向。一方面,需充分應(yīng)用和集成寬帶移動互聯(lián)、信息傳播、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進信息技術(shù),不斷提高氣象業(yè)務(wù)的智能化水平。另一方面,可將氣象觀測、預(yù)報、服務(wù)與各個信息系統(tǒng)看成一個整體,一個有智慧的生命體,實現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、氣象業(yè)務(wù)協(xié)同互動、氣象服務(wù)智慧高效[1]。智慧氣象建設(shè)將大幅帶動氣象信息化水平的提升,給氣象服務(wù)和管理模式帶來根本性的變革。信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)、現(xiàn)代氣象觀測技術(shù)、現(xiàn)代氣象預(yù)報預(yù)測技術(shù)、公共氣象服務(wù)技術(shù)共同構(gòu)成智慧氣象發(fā)展的四項核心技術(shù)?;谥腔蹥庀蟮幕纠砟?,從智慧氣象四項核心技術(shù)入手,分析了陜西智慧氣象建設(shè)的基礎(chǔ)條件和發(fā)展方向,以期形成陜西智慧氣象建設(shè)的建議性行動框架,為陜西發(fā)展智慧氣象提供參考。
1信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)
1.1基礎(chǔ)條件
近年來,陜西省氣象信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展迅速,全省建成了集衛(wèi)星通信、地面寬帶廣域網(wǎng)和各級局域網(wǎng)為一體的氣象信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?;谛l(wèi)星通信,建成氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播接收處理系統(tǒng)(CMACast),為氣象業(yè)務(wù)提供了常規(guī)氣象信息、衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)、流媒體廣播資料等。基于寬帶廣域網(wǎng),與中國氣象局實現(xiàn)了6 Mb同步數(shù)字寬帶網(wǎng)(SDH)與衛(wèi)星通訊雙路互備;建成了省、市、縣雙路寬帶廣域網(wǎng),并通過虛擬專用網(wǎng)(SSL VPN)提供應(yīng)急通信支持;建成全省氣象高清視頻會商系統(tǒng),實現(xiàn)省市縣三級視頻終端(MCU)數(shù)字級聯(lián);與民航、水利、農(nóng)業(yè)等部門開通了寬帶數(shù)據(jù)專線;升級各級局域網(wǎng),劃分安全域,其中省級局域網(wǎng)核心交換速率達到萬兆?;诒倍吠ㄐ藕?G移動通信,實現(xiàn)了全省區(qū)域氣象站設(shè)備組網(wǎng)和實時數(shù)據(jù)傳輸。
1.2發(fā)展方向
一是基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。加快省、市廣域網(wǎng)和各級氣象局域網(wǎng)絡(luò)升級提速。按照扁平化的設(shè)計思想,優(yōu)化省市縣局域網(wǎng)設(shè)計。利用4G移動通信、北斗衛(wèi)星通信、氣象衛(wèi)星通信等技術(shù),進一步完善氣象應(yīng)急通信手段。部署網(wǎng)絡(luò)安全等級保護措施,保證信息系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠運行。二是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。整合信息資源向省級集約,建立臺站到省的兩級通信結(jié)構(gòu),減少中間環(huán)節(jié),提高傳輸效率。從文件傳輸向信息流傳輸、消息中間件傳輸?shù)确绞桨l(fā)展,加強數(shù)據(jù)集約化管理,統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)接口方式。三是數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心建設(shè)。以面向服務(wù)(SOA)為目標,以全國綜合氣象信息共享系統(tǒng)(CIMISS)為核心,整合現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng),建設(shè)省級氣象數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心,實現(xiàn)氣象信息的集中共享、快速處理和分發(fā)。應(yīng)用云計算、虛擬化等技術(shù),建設(shè)氣象云平臺,實現(xiàn)IT資源的動態(tài)管理和共享,為用戶提供云桌面、云存儲、云應(yīng)用、移動辦公等信息服務(wù)。四是高性能計算系統(tǒng)。建設(shè)省級高性能計算機系統(tǒng),滿足中尺度數(shù)值預(yù)報模式、環(huán)境氣象預(yù)報模式等業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行的需求。
2現(xiàn)代氣象觀測技術(shù)
2.1基礎(chǔ)條件
陜西地處我國東南濕潤地區(qū)到西北干旱地區(qū)的過渡帶,地形復(fù)雜,南北氣候差異大,氣象災(zāi)害多發(fā)、頻發(fā)。圍繞全省經(jīng)濟社會發(fā)展對氣象服務(wù)的需求,陜西省氣象部門基本建成了地基、空基、天基相結(jié)合的綜合觀測系統(tǒng)。一是地基觀測系統(tǒng)。實現(xiàn)了全省范圍地面基本氣象要素分鐘級的自動化觀測。全省擁有新一代天氣雷達站7個,國家級地面觀測站99個,區(qū)域加密氣象觀測站1 675個,沙塵暴觀測站2個,大氣成分站6個,酸雨觀測站15個。二是空基觀測系統(tǒng)。陜西現(xiàn)有西安、延安、漢中、安康4個高空探測站,與地震部門合作建成全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)水汽電離層觀測站(太白GNSS/MET站)1個。三是天基觀測。建成了EOS、NOAA、FY系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng),引進了無人駕駛遙感監(jiān)測微型飛機,開展生態(tài)遙感動態(tài)監(jiān)測、森林火情監(jiān)測、干旱監(jiān)測、積雪大霧監(jiān)測和農(nóng)業(yè)產(chǎn)量預(yù)報等業(yè)務(wù)。
2.2發(fā)展方向
圍繞智慧城市建設(shè)的需求,統(tǒng)一規(guī)劃,合理調(diào)整氣象觀測站網(wǎng)布局,不斷完善綜合氣象觀測系統(tǒng)(氣象感知系統(tǒng))[2]。針對森林防火、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、交通、旅游、能源等行業(yè)發(fā)展需求,綜合應(yīng)用移動觀測、加密觀測、社會化觀測數(shù)據(jù)和技術(shù),進一步豐富氣象資料的觀測密度、觀測種類和觀測時效等。改進氣象設(shè)備設(shè)計,增加提供儀器位置、設(shè)備狀態(tài)、監(jiān)控圖像等動態(tài)感知信息,不斷完善城市大氣體征的立體監(jiān)測系統(tǒng)。建立完善氣象觀測數(shù)據(jù)采集到分析應(yīng)用的方法和流程,主動向社會公開基本氣象資料和產(chǎn)品,提高氣象數(shù)據(jù)對智慧城市運行的貢獻率。
3現(xiàn)代氣象預(yù)報預(yù)測技術(shù)
3.1基礎(chǔ)條件
預(yù)報預(yù)測歷來是氣象業(yè)務(wù)的核心技術(shù)。目前陜西已建立了適應(yīng)陜西天氣氣候特點的現(xiàn)代天氣預(yù)報預(yù)測業(yè)務(wù)。數(shù)值預(yù)報模式產(chǎn)品應(yīng)用能力明顯提高,定量降水預(yù)報、災(zāi)害性天氣落區(qū)預(yù)報和精細化要素預(yù)報技術(shù)進一步發(fā)展,高溫、強降水等災(zāi)害性天氣客觀預(yù)報技術(shù)研究得到加強。建立了短時強降水、強對流天氣及雷電的實時監(jiān)測和預(yù)警預(yù)報業(yè)務(wù),中小尺度災(zāi)害性天氣的監(jiān)測預(yù)警能力明顯加強。推廣應(yīng)用MICAPS、SWAN、MEOFIS等預(yù)報業(yè)務(wù)平臺,自主研發(fā)了新一代天氣雷達拼圖系統(tǒng)、短時臨近預(yù)報多源分析系統(tǒng)、突發(fā)性天氣預(yù)報系統(tǒng)、中小河流洪水及山洪地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)等。在近年來的防汛、抗旱、防滑及西安世園會等重大活動的氣象保障中,重大災(zāi)害性天氣預(yù)報預(yù)警方面取得了良好的服務(wù)效果。
3.2發(fā)展方向
全面準確的氣象預(yù)報預(yù)警,可以實現(xiàn)有效的災(zāi)害預(yù)防,從而提高城市安全防控及應(yīng)急處置能力。發(fā)展智慧型、專業(yè)化、個性化的天氣預(yù)報業(yè)務(wù),滿足政府、企業(yè)、社會公眾等各個層面對氣象預(yù)報的需求。引進發(fā)展本省數(shù)值預(yù)報模式,以提高預(yù)報準確率為核心,全面強化和提高常規(guī)天氣預(yù)報預(yù)測能力。加強預(yù)報技術(shù)創(chuàng)新研究,發(fā)展集成預(yù)報、集合預(yù)報、概率預(yù)報等先進預(yù)報技術(shù)。以多種資料融合技術(shù)和高分辨率數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品為基礎(chǔ),重點提高短時強降水、雷電、冰雹、雷雨大風(fēng)等強對流天氣的短時臨近預(yù)報水平。基于新型氣象觀測資料和高分辨率數(shù)值模式產(chǎn)品,發(fā)布全省5 km格點和鄉(xiāng)鎮(zhèn)站點的精細化氣象要素預(yù)報產(chǎn)品。以集合數(shù)值預(yù)報技術(shù)為依托,發(fā)展降水和災(zāi)害性天氣概率預(yù)報,完善中期(4~10 d)和延伸期(11~30 d)預(yù)報業(yè)務(wù),實現(xiàn)預(yù)報產(chǎn)品的無縫隙和全覆蓋。
4公共氣象服務(wù)技術(shù)
4.1基礎(chǔ)條件
公共氣象服務(wù)體現(xiàn)了氣象行業(yè)的公益性屬性。近年來,陜西已建立由決策氣象服務(wù)、公眾氣象服務(wù)和專業(yè)氣象服務(wù)構(gòu)成的公共氣象服務(wù)體系。圍繞氣象防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對氣候變化、氣候資源開發(fā)利用等領(lǐng)域,不斷豐富和加強決策氣象服務(wù)業(yè)務(wù)。建成了氣象信息發(fā)布平臺,擁有廣播、電視、電話、短信、報紙、電子顯示屏、預(yù)警大喇叭、網(wǎng)站、手機APP、微信、微博、400熱線等多種服務(wù)方式。中國氣象頻道較早落地陜西,陜西氣象信息網(wǎng)、陜西氣象微博、陜西氣象微信年累計訪問量超過200萬人次,實現(xiàn)了隨時隨地看天氣、聽天氣、查天氣。開通400氣象用戶服務(wù)熱線,并與12121電話自動整合,實現(xiàn)屬地化服務(wù)。專業(yè)氣象服務(wù)已覆蓋農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、交通、電力、能源、旅游、體育等行業(yè)。同時,開展人工影響天氣作業(yè)服務(wù)和防雷電技術(shù)服務(wù),經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益十分顯著。
4.2發(fā)展方向
廣泛應(yīng)用信息技術(shù),促進氣象大數(shù)據(jù)與行業(yè)數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)等社會數(shù)據(jù)的融合,提升氣象預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品的時空分辨率和精細化水平。加快建設(shè)突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布平臺,實現(xiàn)預(yù)警信息在各類公共媒體和新媒體發(fā)布渠道的全覆蓋,把氣象信息服務(wù)延伸到城鄉(xiāng)社區(qū)一級。適應(yīng)智能手機、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)發(fā)展新趨勢,發(fā)展基于位置的智能化移動氣象服務(wù),促進與用戶互動和交互式體驗。針對交通、農(nóng)業(yè)、旅游等重點行業(yè)和城市運行、城市安全,構(gòu)建專業(yè)氣象服務(wù)平臺,提供基于用戶需求和高影響天氣的智能化氣象服務(wù)。按照WMO提出的《服務(wù)提供戰(zhàn)略及其實施計劃(2016—2019年)》,從了解用戶需求入手,建立、設(shè)計和開發(fā)氣象服務(wù)模塊,為用戶提供契合其需要的資料和產(chǎn)品,及時收集用戶反饋,準確評價氣象服務(wù)效果,不斷改進產(chǎn)品和服務(wù),做到用戶參與氣象服務(wù)全過程,形成智慧氣象服務(wù)鏈條[3]。
5結(jié)語
基于上述分析和討論,基本明晰了發(fā)展陜西本地化智慧氣象的行動框架。如何建設(shè)智慧氣象,還需關(guān)注以下兩個問題。
(1)注重協(xié)同創(chuàng)新。智慧氣象更加關(guān)注服務(wù)對象的需求,將為社會提供更高效、智能、靈活、及時、準確的氣象服務(wù),是更高級的氣象信息化和氣象服務(wù)發(fā)展形態(tài)。通過應(yīng)用信息化新技術(shù),加快智慧氣象建設(shè),創(chuàng)新氣象業(yè)務(wù)布局、管理方式、服務(wù)模式,推動氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)、管理等數(shù)字化、互聯(lián)化、智能化,有助于實現(xiàn)更高水平的氣象現(xiàn)代化[4]。各項信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)為氣象數(shù)據(jù)采集、處理、運算、預(yù)報、共享等系統(tǒng)提供技術(shù)支撐,虛擬技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)有效提升數(shù)值預(yù)報模式應(yīng)用、短臨短期預(yù)報、專業(yè)預(yù)報服務(wù)等核心能力,新媒體、移動互聯(lián)技術(shù)進一步拓展氣象服務(wù)手段,增強氣象服務(wù)產(chǎn)品的表現(xiàn)形式和用戶感受。
(2)制定總體規(guī)劃。智慧氣象建設(shè)不等同于單一的氣象信息化建設(shè),需要按系統(tǒng)工程的理論和方法,在對現(xiàn)有氣象業(yè)務(wù)架構(gòu)、氣象信息資源進行認真梳理的基礎(chǔ)上,制定智慧氣象建設(shè)總體戰(zhàn)略規(guī)劃,指導(dǎo)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)搭建等具體工作。圍繞協(xié)同創(chuàng)新、知識共享和氣象核心技術(shù),制定智慧氣象建設(shè)目標體系和階段性考核指標,科學(xué)評估智慧氣象的成熟度和建設(shè)效益。
參考文獻:
[1]孫文海.“智慧氣象”內(nèi)涵及特征分析[J]. 中國信息化,2014(1) :80-91.
[2]鄧賢峰.論智慧城市環(huán)境氣候圖[J]. 改革與開放,2014(3) :20-23.
[3]湯緒.氣象服務(wù)發(fā)展框架、方向與青年人的參與—基于WMO氣象服務(wù)相關(guān)戰(zhàn)略及計劃的分析與思考[J]. 氣象,2014,40(3) :261-268.
[4]鄭國光.把握新形勢 樹立新理念 科學(xué)謀劃“十三五”氣象事業(yè)發(fā)展新思路[N].中國氣象報,2015-07-23(2).
中圖分類號:P49
文獻標識碼:C