戴艷萍 李德泉 車云飛 段婧 李宏宇 錢堯

（中國氣象科學研究院，北京 100081）

0　引言

人工影響天氣主要是基于人類為了生產(chǎn)和生活的需要，希望通過人為干預以防止或減輕由惡劣天氣引起的自然災害（如干旱、冰雹、雷電、暴雨等），進而在適當條件下，促使天氣向有利于人類需要的方向發(fā)展的活動[1-2]。

作為氣象信息化[3]建設的重要組成部分，人影信息化工作伴隨人工影響天氣業(yè)務能力與科技水平的提高也獲得了長足發(fā)展[4]。人影業(yè)務以作業(yè)為核心，以需求為導向，其目標是實現(xiàn)“三適當”，即在適當?shù)臅r機在適當?shù)牟课徊ト鲞m當劑量的催化劑。而人影信息化工作也圍繞人影業(yè)務提供各數(shù)據(jù)采集、管理與服務的信息技術支撐手段。人工影響天氣數(shù)據(jù)具有應用針對性強、時效及時迅速、資料連續(xù)完整等特點，其需求覆蓋從天氣預報、數(shù)據(jù)分析、監(jiān)測與評估和科學研究等多個重要領域。到目前為止，人工影響天氣業(yè)務使用的的數(shù)據(jù)編碼規(guī)范多以工程文檔、業(yè)務規(guī)范的形式存在，未形成標準規(guī)范。鑒于此，有必要對資料的分類和編碼制定標準，予以規(guī)范化管理，以適應人影業(yè)務現(xiàn)代化事業(yè)發(fā)展的需要。

1　人工影響天氣業(yè)務概述

人工影響天氣（圖1）是現(xiàn)代氣象業(yè)務的重要組成部分，是公共氣象服務的重要領域。我國從1958年開展人工影響天氣工作以來，逐步形成了各級政府領導、氣象主管機構管理的組織管理體系和地面火箭、高炮與飛機播撒相結合的增雨雪、防雹作業(yè)體系。近年來，隨著經(jīng)濟社會發(fā)展的需求增加以及氣象事業(yè)的快速發(fā)展，人工影響天氣業(yè)務能力和科技水平有了顯著提高，先后開展了人工增雨、人工防雹作業(yè)及人工消霧、人工消云試驗等工作，在農(nóng)業(yè)抗旱、減輕冰雹災害、緩解水資源短缺和改善生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著越來越大的作用。人工影響天氣已成為防災減災、緩解水資源短缺和改善生態(tài)環(huán)境的重要措施之一。我國人工影響天氣正在向常態(tài)化、制度化、規(guī)模化方向發(fā)展，目前全國已有30個省（區(qū)、市）開展人工影響天氣工作，并能夠根據(jù)需求一年四季開展人工影響天氣作業(yè)。人工影響天氣工作已成為我國防災減災和空中云水資源開發(fā)利用的重要科技手段[4]。

圖1　人影業(yè)務示意圖Fig. 1 Diagram of weather modification operations

1.1　人工影響天氣數(shù)據(jù)組成

人工影響天氣信息化開展的一個重要前提是人影業(yè)務數(shù)據(jù)的標準化梳理。從產(chǎn)生來源劃分，人影相關數(shù)據(jù)可以劃分為觀測數(shù)據(jù)、產(chǎn)品、管理信息等。觀測數(shù)據(jù)主要指從綜合觀測系統(tǒng)獲取的各種觀測數(shù)據(jù)，包括常規(guī)業(yè)務觀測和人影特種觀測數(shù)據(jù)（例如，人影飛機機載探測云微物理資料）。產(chǎn)品數(shù)據(jù)特指經(jīng)由各級人工影響天氣綜合業(yè)務系統(tǒng)產(chǎn)生的分析產(chǎn)品、指導產(chǎn)品、預警產(chǎn)品等。管理信息包括人影作業(yè)相關的人員、裝備、作業(yè)信息等。

人工影響天氣業(yè)務從綜合觀測系統(tǒng)獲取各種觀測數(shù)據(jù)，基于預報預測系統(tǒng)生成作業(yè)條件預報預警產(chǎn)品，利用信息網(wǎng)絡系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)與信息的快速收集和指導產(chǎn)品與作業(yè)指令的共享分發(fā)。人影作業(yè)從準備到實施的全業(yè)務流程、作業(yè)用裝備彈藥的全生命周期過程中均產(chǎn)生了人影數(shù)據(jù)及其衍生綜合分析產(chǎn)品。

1.2　人工影響天氣綜合業(yè)務系統(tǒng)

作為人工影響天氣業(yè)務的信息化支撐平臺，人工影響天氣綜合業(yè)務系統(tǒng)主要由信息傳輸與收集系統(tǒng)、綜合處理分析與作業(yè)指揮系統(tǒng)（CPAS）、數(shù)據(jù)存儲管理系統(tǒng)、共享發(fā)布系統(tǒng)、技術裝備研發(fā)等系統(tǒng)組成。其產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)產(chǎn)品也是人影業(yè)務數(shù)據(jù)管理的重點之一。

信息傳輸與收集系統(tǒng)基于氣象廣域網(wǎng)和各級局域網(wǎng)收集觀測數(shù)據(jù)、產(chǎn)品與信息，流轉上報人影作業(yè)信息，基于專網(wǎng)傳輸完成空域申報與批復信息[5]。

綜合處理分析與作業(yè)指揮系統(tǒng)根據(jù)人工影響天氣各時段業(yè)務對多源、多類、多尺度云降水信息的分析處理需求，開發(fā)監(jiān)測反演融合、云降水宏微觀精細結構分析等為核心的綜合處理和加工分析技術，實現(xiàn)云降水生成發(fā)展演變動力和微物理等多尺度宏微觀結構的計算、分析、顯示和追蹤等多類云降水精細分析功能；面向各級人工增雨、防雹等業(yè)務需求，開發(fā)實現(xiàn)作業(yè)條件預報分析、作業(yè)條件監(jiān)測識別預警、作業(yè)設計、跟蹤指揮和效果分析等功能，滿足人影各類各階段業(yè)務的需要[6]。系統(tǒng)從數(shù)據(jù)存儲管理系統(tǒng)中獲取各種數(shù)據(jù)，并將產(chǎn)生的產(chǎn)品、方案、指令存儲到數(shù)據(jù)庫中，同時由共享發(fā)布系統(tǒng)發(fā)布。實現(xiàn)面向全國各類人影需求的作業(yè)條件監(jiān)測預報、作業(yè)方案設計跟蹤指導、作業(yè)決策分析可視會商、全國飛機和地面實時作業(yè)及空域狀態(tài)監(jiān)控、作業(yè)信息和效果綜合分析、云降水多源數(shù)據(jù)采集和精細融合處理、產(chǎn)品加工制作和共享發(fā)布等多項業(yè)務功能。

數(shù)據(jù)存儲管理系統(tǒng)依托全國綜合氣象信息共享系統(tǒng)（CIMISS）[7]，通過數(shù)據(jù)優(yōu)化集成，在CIMISS平臺中構建人影業(yè)務專題數(shù)據(jù)庫，形成全國統(tǒng)一規(guī)范的人影業(yè)務數(shù)據(jù)環(huán)境。主要存儲人影作業(yè)條件分析、決策指揮及效果檢驗所需的資料。

共享發(fā)布系統(tǒng)在氣象業(yè)務內(nèi)網(wǎng)的框架下，將人影業(yè)務單位制作的業(yè)務產(chǎn)品推送到各級氣象業(yè)務內(nèi)網(wǎng)發(fā)布。同時，各級建立人影作業(yè)指令和作業(yè)信息傳輸?shù)囊苿覣PP終端，提供對指令和信息的實時更新、檢索查詢和管理。在直接負責指揮的人影指揮中心，建立作業(yè)預警信息和作業(yè)指令發(fā)布系統(tǒng)，對作業(yè)飛機、地面作業(yè)站點和移動式作業(yè)裝備實時發(fā)布作業(yè)指令。其中，作業(yè)飛機指令由飛機上的任務系統(tǒng)、北斗終端、海事衛(wèi)星電話或短波電臺接收機接收；地面作業(yè)指令由作業(yè)站點的固定/移動應用終端接收。

人工影響天氣作業(yè)裝備和技術方法已經(jīng)形成空中和地面一體化作業(yè)體系。隨著高性能飛機的投入使用，播撒技術和催化劑配方的不斷研發(fā)改進，人工影響天氣作業(yè)裝備整體水平有了明顯的發(fā)展和提高[8]。

2　分類與編碼方法

2.1　分類方法

數(shù)據(jù)分類遵循GB/T 7027-2002，采用混合分類法。

一級分類遵照QX/T 102-2009和最新修訂的“氣象數(shù)據(jù)分類與編碼”。二級分類選取人工影響天氣數(shù)據(jù)的內(nèi)容屬性、區(qū)域屬性、作業(yè)目的屬性的不同組合（面分類）進行分類。二級以下分類采用線分類法。

2.2　編碼方法

編碼方法遵循QX/T 102-2009，分類代碼由大類代碼和二級分類的各屬性代碼組成，各代碼之間用下橫線“ ”分類分割。

大類代碼用兩種方式表示，一是簡碼（一位英文大寫字母），二是標識符（為四位英文大寫字母組成）。

二級及以下分類屬性代碼用字母數(shù)字代碼表示，可體現(xiàn)屬性的基本意義，并便于人工識別、符合英文縮寫習慣。

3　人影數(shù)據(jù)分類與編碼方案

在人工影響天氣預報、監(jiān)測分析、決策指揮、作業(yè)實施、作業(yè)效果評估業(yè)務中獲得或產(chǎn)生的氣象數(shù)據(jù)及其綜合分析衍生數(shù)據(jù)，由人工影響天氣業(yè)務的業(yè)務指導產(chǎn)品、作業(yè)信息、專用技術裝備元數(shù)據(jù)等幾部分構成。本文對人工影響天氣作業(yè)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的氣象數(shù)據(jù)及其綜合分析衍生數(shù)據(jù)進行二級分類和編碼，不包含人工影響天氣業(yè)務特種觀測數(shù)據(jù)。

3.1　一級分類

在QX/T 102-2009中，還沒有人工影響天氣數(shù)據(jù)的分類。遵循最新修訂的“氣象數(shù)據(jù)分類與編碼”，人工影響天氣數(shù)據(jù)一級分類簡碼為“P”，代碼為“MODI”。

3.2　二級分類

二級分類提取人工影響天氣數(shù)據(jù)共同具有的屬性進行分類和編碼。按照編碼順序，依次分為作業(yè)階段、作業(yè)目的、采集方式、作業(yè)位置、裝備種類屬性。

3.2.1作業(yè)階段分類編碼規(guī)則

針對人影作業(yè)從準備到實施的業(yè)務流程，按人影技術裝備彈藥作業(yè)的生命周期細分為以下不同階段，具體劃分如表1所示。

表 1 作業(yè)階段分類和代碼Table 1 Classfication and code of the operation stages

3.2.2作業(yè)目的屬性分類編碼規(guī)則

人工影響天氣作業(yè)目的屬性劃分如表2所示。

表2　作業(yè)目的屬性分類和代碼Table 2 Classfication and code of the operation purpose attributes

3.2.3采集方式分類編碼規(guī)則

針對人影作業(yè)數(shù)據(jù)采集方式，具體劃分如表3所示。

表3　采集方式分類和代碼Table 3 Classfication and code of collection methods

3.2.4作業(yè)位置分類編碼規(guī)則

人工影響天氣數(shù)據(jù)按照作業(yè)位置劃分為三大類，具體劃分如表4所示。

表4　作業(yè)位置屬性分類和代碼Table 4 Operation location attribute classfication and code

3.2.5裝備種類屬性分類編碼規(guī)則

人工影響天氣數(shù)據(jù)二級分類作業(yè)階段可按照裝備種類屬性進行劃分，具體劃分如表5所示。

表5　裝備種類屬性分類和代碼Table 5 Classfication and code of equipment type attribute

4　結語

人工影響天氣業(yè)務現(xiàn)代化的一個重要基礎就是信息化、數(shù)據(jù)標準化。作為原有氣象數(shù)據(jù)的分類編碼基礎上新增加的一個數(shù)據(jù)大類，人工影響天氣數(shù)據(jù)標準化設計須做到既符合人影業(yè)務實際應用和數(shù)據(jù)特點，又要兼顧已有基本氣象業(yè)務數(shù)據(jù)分類與編碼標準。本論文正是基于這些出發(fā)點提出新的分類與編碼設計方法，對人影作業(yè)從準備到實施的全業(yè)務流程以及裝備彈藥的全生命周期中所產(chǎn)生的人影氣象數(shù)據(jù)進行了整理，按照人影作業(yè)階段、作業(yè)目的、裝備類別、作業(yè)區(qū)域等數(shù)據(jù)屬性進行歸類，并對人影氣象數(shù)據(jù)進行合理的分類和編碼，形成獨有的人影氣象數(shù)據(jù)標準規(guī)范?；诒疚姆椒ǖ臉I(yè)務標準規(guī)范擬在全國人影部門試行，這符合人影業(yè)務現(xiàn)代化事業(yè)發(fā)展的需要，也能為氣象信息化提供基礎數(shù)據(jù)支撐。

[1]鄭國光, 郭學良. 人工影響天氣科學技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢. 中國工程科學, 2012, 14(9): 20-27.

[2]郭學良. 大氣物理與人工影響天氣. 北京: 氣象出版社, 2010.

[3]沈文海. 對氣象信息化的理解和再認識. 氣象科技進展, 2013, (5):56-62.

[4]姚展予. 中國氣象科學研究院人工影響天氣研究進展回顧. 應用氣象學報, 2006, 17(6): 786-795.

[5]孫銳, 李宏宇．人工影響天氣地面作業(yè)空域管理信息化設計研究. 干旱氣象, 2016, 34(1): 202-206.

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[8]邵洋, 劉偉, 孟旭, 等. 人工影響天氣作業(yè)裝備研發(fā)和應用進展．干旱氣象, 2014, 32(4): 649-658.