摘 "要：重大體育賽事受氣象因素影響較大，及時準(zhǔn)確的氣象分析和預(yù)報對保障體育賽事安全順利進行尤為重要。為滿足火炬?zhèn)鬟f、開閉幕式、重點場所和賽事場館及比賽項目的氣象保障服務(wù)需求，該文設(shè)計和實現(xiàn)十四運會一體化氣象預(yù)報預(yù)警平臺。針對體育賽事氣象保障服務(wù)定時、定點、定量和高頻次的特點，采用瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)從臨近監(jiān)測，網(wǎng)格實況到短時、中短和延伸期網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品的一體化查詢顯示、協(xié)同訂正和制作發(fā)布及客觀檢驗。

關(guān)鍵詞：十四運會；預(yù)報預(yù)警；氣象保障服務(wù)；氣象分析；氣象預(yù)報

中圖分類號：P49 " " "文獻標(biāo)志碼：A " " " " "文章編號：2095-2945（2025）10-0118-04

Abstract： Major sports events are greatly affected by meteorological factors， and timely and accurate meteorological analysis and forecasts are particularly important to ensure the safe and smooth conduct of sports events. In order to meet the meteorological support service needs of the torch relay， opening and closing ceremonies， key venues， event venues and competition events， an integrated meteorological forecasting and early warning platform for the 14th National Games was designed and implemented. In view of the timing， fixed-point， quantitative and high-frequency characteristics of meteorological support services for sports events， the browser/server architecture design is adopted to realize the integration of grid forecasting products from proximity monitoring and grid reality to short-term， medium-short and extended period grid forecasting products， as well asquery display， collaborative revision， production release and objective inspection.

Keywords： 14th National Games; forecast and early warning; meteorological support services; meteorological analysis; meteorological forecast

第十四屆全運會（以下簡稱“十四運會”）、全國第十一屆殘運會暨第八屆特奧會（以下簡稱“殘?zhí)貖W會”）賽會期間，國際國內(nèi)友人齊聚陜西，保障十四運會開幕和閉幕式成功舉辦，對于提高陜西知名度和影響力意義非凡。同時，氣象條件是十四運會成功舉辦的關(guān)鍵因素之一，做好各項比賽氣象保障工作有效減少因天氣原因造成的損失，助力運動員創(chuàng)造佳績。

目前，已有預(yù)報預(yù)警技術(shù)方法和相關(guān)產(chǎn)品主要服務(wù)于公眾氣象和氣象防災(zāi)減災(zāi)，在支撐十四運會重大活動及精細賽事服務(wù)閾值判別、特殊賽事預(yù)報要素等方面仍顯不足。陜西省氣象臺以“提供精細監(jiān)測、精準(zhǔn)預(yù)報、精確預(yù)警的氣象保障，做到賽事高影響天氣監(jiān)測不漏網(wǎng)、預(yù)報不失誤、預(yù)警無盲區(qū)、服務(wù)無疏漏”為目標(biāo)，依托秦智-陜西智能網(wǎng)格氣象預(yù)報系統(tǒng)（以下簡稱“秦智系統(tǒng)”）提供的框架支持，借鑒第十三屆全運會預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)和第七屆世界軍人運動會業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)驗，成功搭建了B/S架構(gòu)的十四運會一體化氣象預(yù)報預(yù)警平臺。平臺在十四運會氣象臺、陜西各市區(qū)氣象局及承擔(dān)火炬?zhèn)鬟f或比賽項目的縣區(qū)氣象局進行了業(yè)務(wù)部署，實際運行穩(wěn)定滿足業(yè)務(wù)實時應(yīng)用要求，為陜西各級預(yù)報員提供了面向十四運會和殘?zhí)貖W會的預(yù)報預(yù)警服務(wù)工作的技術(shù)支撐。

1 "平臺設(shè)計思路

以陜西氣象臺業(yè)務(wù)中使用的秦智系統(tǒng)和陜西省氣象科學(xué)研究所的“陜西省區(qū)域數(shù)值模式系統(tǒng)”為基礎(chǔ)來建立十四運會一體化氣象預(yù)報預(yù)警平臺，主要應(yīng)用機器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”和智能化等現(xiàn)代信息技術(shù)，搭建基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)環(huán)境和計算資源的綜合業(yè)務(wù)發(fā)展平臺，構(gòu)建0～45 d覆蓋陜西全省的精細化預(yù)報系統(tǒng)，為十四運會賽事場館關(guān)鍵點天氣預(yù)報預(yù)警及重大天氣保障服務(wù)提供技術(shù)支撐。

1.1 "一體化平臺架構(gòu)

平臺基于B/S結(jié)構(gòu)，采用氣象WebGIS應(yīng)用框架作為平臺展現(xiàn)框架，采用開源的分布式Cassandra作為氣象數(shù)據(jù)的主要存儲系統(tǒng)、分布式HDFS作為文件存儲系統(tǒng)，開發(fā)語言主要采用Java、JavaScript和Python等程序設(shè)計語言，數(shù)據(jù)服務(wù)以WebServices技術(shù)為支撐，利用JSON技術(shù)進行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化輸出。從總體結(jié)構(gòu)上來說，在運行維護體系和安全保障體系的支撐下，自底向上可分為5個層次：支撐層為平臺提供安全保障、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通、服務(wù)運行和數(shù)據(jù)存儲等方面的支持；數(shù)據(jù)資源層對氣象數(shù)據(jù)和賽事數(shù)據(jù)進行采集、分析、存儲和管理，提供對外數(shù)據(jù)通信接口等，并匯集加工平臺生成的產(chǎn)品資源；應(yīng)用支撐層為各系統(tǒng)提供公共基礎(chǔ)模塊組件的支撐，包括消息中間件技術(shù)、數(shù)據(jù)接口、分發(fā)引擎、日志組件、智能訂正組件、WebOffice組件和消息總線等等；業(yè)務(wù)應(yīng)用層包括各個系統(tǒng)功能模塊；用戶層是系統(tǒng)的服務(wù)目標(biāo)，對省市氣象局的業(yè)務(wù)用戶，十四運會相關(guān)的決策用戶和公眾用戶，以及系統(tǒng)管理員等人員提供各類信息服務(wù)。

1.2 "平臺的主要功能

十四運會一體化氣象預(yù)報預(yù)警平臺是集實況監(jiān)測、預(yù)報預(yù)警預(yù)測等產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)、加工與顯示、精細化氣象預(yù)報預(yù)警產(chǎn)品快速制作等功能于一體的智能化綜合業(yè)務(wù)平臺，實現(xiàn)了如下主要功能：

1）場館天氣快速查詢：平臺首頁顯示各地市場館天氣，包括十四運會和殘?zhí)貖W會比賽室內(nèi)場館和戶外場地。

2）實況信息綜合顯示和監(jiān)控：陜西省已建成監(jiān)測網(wǎng)站數(shù)據(jù)、十四運會和殘?zhí)貖W會氣象保障工程新建設(shè)監(jiān)測網(wǎng)站數(shù)據(jù)（包括沙溫、水體浮標(biāo)、暑熱儀、雙偏振雷達、L波段風(fēng)廓線雷達、智能天氣現(xiàn)象儀和微波輻射計等等），以及衛(wèi)星數(shù)據(jù)和實況融合降水?dāng)?shù)據(jù)等，實現(xiàn)各類實況氣象數(shù)據(jù)的綜合監(jiān)控和統(tǒng)計查詢。

3）短時臨近預(yù)報產(chǎn)品訂正和發(fā)布模塊：應(yīng)用機器學(xué)習(xí)模型實現(xiàn)全省雷達外推預(yù)報，通過雷達數(shù)據(jù)解析實現(xiàn)陜西雷暴大風(fēng)、冰雹智能識別產(chǎn)品?；诜诸悘妼α骺陀^預(yù)報模型的解析應(yīng)用，實現(xiàn)短時分類強對流客觀預(yù)報產(chǎn)品的實時更新顯示。

4）網(wǎng)格預(yù)報交互編輯和訂正：具有常用的編輯工具（單點、區(qū)域、權(quán)重等），還提供數(shù)據(jù)表形式的直接修改和曲線形式的拖動訂正?；诂F(xiàn)代天氣預(yù)報業(yè)務(wù)流程、最新的客觀與主觀要素訂正技術(shù)和智能解析技術(shù)，建立具有智能化的預(yù)報產(chǎn)品訂正和預(yù)報加工制作系統(tǒng)。

5）網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品展示和查詢：可制定任意點或任意線的精細化預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品。以可視化的界面進行網(wǎng)格點、離散點、等值線、填充等值線和單站圖表等顯示，可保存文本、圖片或圖表；通過自定義格點/站點等行政區(qū)域，將發(fā)布后的網(wǎng)格預(yù)報通過規(guī)則轉(zhuǎn)為滿足需求的預(yù)報和預(yù)警等預(yù)報圖文產(chǎn)品，并將所有客觀預(yù)報結(jié)果推送入0～45 d預(yù)報庫，為服務(wù)端做產(chǎn)品和技術(shù)支撐。

6）高影響天氣自動告警：針對重大賽事的高影響天氣預(yù)報預(yù)警閾值、判別標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)布機制；將預(yù)警閾值、判別標(biāo)準(zhǔn)集成到十四運會一體化氣象預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對實況數(shù)據(jù)和預(yù)報產(chǎn)品的自動監(jiān)測和報警提醒功能；若出現(xiàn)超出閾值的告警，系統(tǒng)根據(jù)后臺配置的模版提供預(yù)警服務(wù)產(chǎn)品一鍵式發(fā)布。

7）基于模版的產(chǎn)品自動生成：后臺自動提取最新網(wǎng)格預(yù)報數(shù)據(jù)，包括特種氣象要素（沙溫、水溫和暑熱壓力等），根據(jù)提前配置的自定義產(chǎn)品模版，一鍵式形成各種文字和表格形式的預(yù)報產(chǎn)品，實現(xiàn)多場館專題預(yù)報一鍵生成、一鍵發(fā)布。模塊包括定時專題制作（設(shè)定具體時間段）和臨時專題制作2類。提供賽事、場館和關(guān)鍵點的各類氣象要素預(yù)報產(chǎn)品，以滿足十四運會和殘?zhí)貖W會賽事服務(wù)需求。

8）客觀產(chǎn)品預(yù)報檢驗：主要實現(xiàn)對精細化站點預(yù)報、網(wǎng)格預(yù)報、落區(qū)預(yù)報、短時預(yù)報和各種模式產(chǎn)品等主客觀預(yù)報的240 h時效內(nèi)氣象要素（降水、溫度和風(fēng)）定量化、標(biāo)準(zhǔn)化和自動化檢驗評估。針對不同模式數(shù)據(jù)產(chǎn)品進行格點和站點檢驗。為預(yù)報員提供模式檢驗的客觀評估結(jié)果，便于預(yù)報員判斷各類預(yù)報產(chǎn)品的預(yù)報效果，為精細化預(yù)報服務(wù)提供基礎(chǔ)產(chǎn)品。

2 "平臺解決的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 "網(wǎng)格預(yù)報編輯和訂正

網(wǎng)格預(yù)報的編輯和訂正功能是智能網(wǎng)格預(yù)報的核心，具體實現(xiàn)主要包括以下四方面。

1）圖層控制：在地圖上疊加數(shù)據(jù)進行顯示，支持站點、站名、場館點、場館名、填色、網(wǎng)格值、風(fēng)向桿、市界、市名、區(qū)界、區(qū)名和地圖的顯示和隱藏；對站點或關(guān)鍵點的預(yù)報時序圖上疊加多個數(shù)據(jù)進行合理顯示，支持界面的多圖顯示。

2）要素訂正：支持對站點、格點和關(guān)鍵點在預(yù)報時效內(nèi)的降水、天氣現(xiàn)象、溫度、高溫、低溫、風(fēng)場、能見度、總云量、濕度和降水相態(tài)等常規(guī)氣象要素預(yù)報的訂正，訂正完成后可保存至數(shù)據(jù)庫中。通過智能化訂正工具箱、要素關(guān)聯(lián)及協(xié)同一致、時空約束、主客觀融合訂正和編輯工具等，可同時實現(xiàn)對多個格點、場館或區(qū)域的要素預(yù)報進行訂正。

3）要素協(xié)同：各氣象要素協(xié)調(diào)一致，依照網(wǎng)格預(yù)報的協(xié)同算法。包括要素之間的協(xié)同、同要素不同時間段內(nèi)的協(xié)同、云量和天氣現(xiàn)象等要素的生成規(guī)則及動態(tài)的格點/站點轉(zhuǎn)化規(guī)則等等。

4）站點與格點之間相互協(xié)同：站點修改后，通過反距離加權(quán)法插值到周邊格點的值；格點修改后，通過雙線性插值到站點值。

圖1為要素協(xié)同結(jié)構(gòu)樹，虛線表示協(xié)同的流向即協(xié)同按照該順序進行，執(zhí)行至每個節(jié)點時會調(diào)用相應(yīng)的算法進行數(shù)據(jù)協(xié)同，直至完成。為方便調(diào)用，平臺內(nèi)置部分常用的協(xié)同結(jié)構(gòu)樹，如1 h降水量累加至3、6、12和24 h降水量的樹，當(dāng)需要進行降水量的累加時，只需將該樹加入相應(yīng)的節(jié)點即可。當(dāng)根要素數(shù)據(jù)發(fā)生改變時，觸發(fā)整棵樹的協(xié)同，協(xié)同方向為從上到下，從左到右。

2.2 "高影響天氣自動報警

基于網(wǎng)格預(yù)報及高影響天氣對體育賽事影響的閾值指標(biāo)提供賽事、場館和關(guān)鍵點的各類氣象要素監(jiān)控預(yù)警和產(chǎn)品發(fā)布功能，以滿足十四運會和殘?zhí)貖W會賽事高精度、時效性的保障服務(wù)需求。基于不同時段不同賽事的具體要求，設(shè)置可動態(tài)調(diào)整的高影響天氣氣象要素閾值，對網(wǎng)格實況產(chǎn)品和十四運會網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品及短時網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品等數(shù)據(jù)庫實時監(jiān)測，實現(xiàn)高影響天氣的自動監(jiān)測和報警功能，通過列表顯示報警類型、報警場館、報警時間和報警數(shù)值，并具備一鍵生成客觀化服務(wù)產(chǎn)品的功能。

針對短時強降水或暴雨預(yù)警，模塊通過將降水實況的站點數(shù)據(jù)與短臨外推融合產(chǎn)品數(shù)據(jù)相結(jié)合，依據(jù)預(yù)警綜合閾值設(shè)置模塊對不同時段范圍內(nèi)的暴雨預(yù)警閾值進行設(shè)置，通過設(shè)置有效時段和降水不同級別的閾值，當(dāng)一定比例的自動站數(shù)據(jù)達到閾值，在頁面的預(yù)報預(yù)警模塊進行顯示。針對高溫、大風(fēng)、低能見度等要素預(yù)警，主要根據(jù)要素預(yù)報的網(wǎng)格數(shù)據(jù)和短臨外推融合產(chǎn)品數(shù)據(jù)，依據(jù)預(yù)警綜合閾值設(shè)置模塊對未來要素預(yù)警閾值進行設(shè)置。通過設(shè)置有效時段和各要素不同級別的閾值，當(dāng)一定比例的自動站數(shù)據(jù)達到閾值，在頁面的預(yù)報預(yù)警模塊進行顯示。

2.3 "特種氣象要素預(yù)報

以網(wǎng)格預(yù)報模塊定時輸出的高時空分辨率格點指導(dǎo)產(chǎn)品為基礎(chǔ)，采用統(tǒng)計學(xué)和天氣學(xué)分析相結(jié)合技術(shù)，利用氣象站歷史觀測資料和十四運會場館氣象站點1～2年觀測資料，開展特種氣象要素的預(yù)報技術(shù)研究。

1）沙溫預(yù)報：針對渭南大荔縣沙灘排球項目，應(yīng)用賽事區(qū)域內(nèi)自動站和沙溫監(jiān)測儀7—9月觀測資料及國家基本氣象站日照數(shù)據(jù)，分析夏季沙溫的變化規(guī)律，重點分析不同天氣條件對沙溫的影響，在沙溫實況與日照時數(shù)、氣溫、降水量等常規(guī)氣象要素之間建立統(tǒng)計關(guān)系，統(tǒng)計觀測時段沙溫變化規(guī)律，具體包括沙溫日均值變化、晴天沙溫日變化規(guī)律、雨天沙溫日變化規(guī)律，計算沙溫與氣溫相關(guān)系數(shù)，在對其進行回歸分析的基礎(chǔ)上，建立沙溫的預(yù)報方法，滿足大荔沙灘排球氣象需求。

2）暑熱壓力指數(shù)計算：針對西咸新區(qū)馬術(shù)比賽，采用氣象算法處理，應(yīng)用暑熱壓力監(jiān)測儀觀測數(shù)據(jù)，具體包括黑球溫度、氣溫、濕度、風(fēng)速、氣壓和輻散6個氣象要素，研發(fā)實時暑熱壓力指數(shù)，滿足在西咸新區(qū)馬術(shù)比賽場氣象需求。

3）水溫、水上2 m風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報：水溫預(yù)報根據(jù)水體浮標(biāo)儀數(shù)據(jù)和氣象自動站氣溫要素，采用交叉相關(guān)分析法分析水溫與日平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫之間的相關(guān)關(guān)系，應(yīng)用逐步回歸法篩選出與水溫預(yù)報關(guān)系密切的氣溫要素，并建立水溫與氣溫要素之間的關(guān)系模型。水上2 m風(fēng)預(yù)報基于省氣象科研所的“陜西省區(qū)域數(shù)值模式系統(tǒng)”利用資料同化方法將自動氣象站、浮標(biāo)站、邊界層風(fēng)塔和風(fēng)廓線雷達等風(fēng)資料同化進快速更新模式，建立一個水上項目風(fēng)場精細化預(yù)報系統(tǒng)，并且設(shè)計輸入相關(guān)水表面的風(fēng)速和風(fēng)向要素。此外，充分考慮大尺度環(huán)流形式對賽區(qū)內(nèi)未來3 h的天氣情況及各個氣象要素（特別是風(fēng)速、風(fēng)向）的影響，并做出定點、定時、定量的預(yù)報結(jié)果。

2.4 "場館服務(wù)產(chǎn)品自動生成

基于模版的自動文檔生成技術(shù)設(shè)計采用Struts+Spring+MyBatis的框架，將復(fù)雜專業(yè)的多維氣象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為淺顯的自然語言，各類分析接口以配置服務(wù)的模式進行封裝，可靈活配置、增減。

1）產(chǎn)品智能轉(zhuǎn)換引擎：通過模板和相關(guān)規(guī)則實現(xiàn)智能網(wǎng)格預(yù)報、災(zāi)害性天氣落區(qū)預(yù)報、天氣實況（包括降水、溫度等）等氣象服務(wù)的文本自動分析和生成，實現(xiàn)預(yù)報預(yù)警產(chǎn)品自動智能轉(zhuǎn)換。

2）閾值分析判斷：對高影響天氣的氣象條件閾值進行自動分析與判斷，為制作任意閾值落區(qū)預(yù)報產(chǎn)品做技術(shù)支持；基于閾值分析判斷，可設(shè)置落區(qū)預(yù)報產(chǎn)品自動預(yù)生成，當(dāng)監(jiān)測要素達到閾值時，啟動產(chǎn)品生成，自動生成預(yù)報產(chǎn)品初稿提供給預(yù)報員進行審核及二次訂正。

3）文字自動分析：通過氣象語言特征分析，通過建立針對賽事氣象服務(wù)、場館氣象服務(wù)和重大活動氣象保障的產(chǎn)品模板，實現(xiàn)報表的自動生成；根據(jù)地理信息疊加分析影響區(qū)域，在此基礎(chǔ)上進行氣象變量分析、時空推理分析、趨勢分析，最后生成氣象服務(wù)產(chǎn)品。實現(xiàn)基于模板通過精細化要素預(yù)報數(shù)據(jù)自動生成匯報文檔的技術(shù)。

3 "結(jié)束語

十四運會一體化氣象預(yù)報預(yù)警平臺在十四運會和殘?zhí)貖W會氣象保障服務(wù)中發(fā)揮了重要的作用，形成了可借鑒、可推廣的預(yù)報服務(wù)方式和產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗。

1）十四運會一體化氣象預(yù)報預(yù)警平臺以數(shù)值預(yù)報為基礎(chǔ)，融合大數(shù)據(jù)應(yīng)用，實現(xiàn)了多源信息共享和上下協(xié)同訂正。投入運行后大幅提升了氣象預(yù)報服務(wù)的業(yè)務(wù)集約和服務(wù)協(xié)同水平。同時，有效減少了業(yè)務(wù)人員的工作量、提高了工作效率。

2）借助十四運會一體化氣象預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)，推動了短時、臨近和中短期預(yù)報關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)高影響天氣產(chǎn)品的研發(fā)。同時十四運會順利閉幕后，系統(tǒng)的核心模塊和開發(fā)經(jīng)驗將通過改造和升級并入現(xiàn)有的智能網(wǎng)格預(yù)報系統(tǒng)，有力地支撐常規(guī)預(yù)報預(yù)警業(yè)務(wù)，持續(xù)發(fā)揮作用。

參考文獻：

[1] 蔡新玲，李瑜，李茜，等.1961—2016年陜西秋淋氣候變化特征及其與大氣環(huán)流和海溫的關(guān)系[J].干旱氣象，2019，37（2）：226-232.

[2] 鄭然，劉嘉慧敏，馬振峰.夏季西太平洋暖池?zé)岷繉θA西秋雨的影響及可能的物理機制[J].氣象學(xué)報，2018，76（5）：714-725.

[3] 潘留杰，張宏芳，袁媛，等.基于T639細網(wǎng)格模式的陜西省秋淋天氣預(yù)報效果評估[J].氣象與環(huán)境學(xué)報，2015，31（6）：9-17.