改变才刚刚开始

当降雨量达到阈值,积水监测和内涝风险管理系统自主运行,并将预警信息推送至政府决策部门,交通、市政等部门迅速采取行动,灾害风险得到大大降低;当气温降低到一定程度,供暖、电力等单位将根据定制化的预报产品,启动相应预案,将对公众的影响程度降到最低……

在前端,气象部门搜集、应用、分析、运算气象数据更为“智慧”,预报产品更加精细化;在应用端,从防灾减灾到保障生产活动,再到公众衣食住行各个方面,“智慧”的气象服务正在改变你我的生活。

曾几何时,人类是通过观察天气现象、结合经验来预测未来的天气状况的。而随着科学技术发展,人们逐渐认识到大气是一种流体,它的基本运动遵循着流体力学基本理论。

气象学家通过对大气理论推导,得到了一组关于大气状态变量的偏微分方程,包括运动方程、热力学方程、连续方程、状态方程及水汽方程。求取这些方程组的近似数值解,就是数值天气预报。

1999年,我国业务数值天气预报走上自主研发之路,开启全球区域同化预报系统(GRAPES)研发。2016年,正式业务化运行并面向全国下发产品的GRAPES全球预报系统,被视为真正能代表我国数值预报技术能力的跨时代之作。与国外模式相比,中国区域短期降水预报能力接近欧洲中期天气预报中心,且该系统对中国区域降水预报形势,特别是中国东南部主降水区预报形势与实况更为接近。

2017年6月15日,“数值预报云”正式投入业务运行,标志着我国数值预报应用进入“云时代”。全国气象部门通过数值预报云客户端均可快速共享中国气象局数值预报中心和华北、华东、华南三大区域气象中心的高分辨率区域数值模式产品,这对提高各地精细化预报能力大有裨益。(牛彦元 管成功)

1922年,英国物理学家兼数学家刘易斯·弗莱·理查德森曾设想了一个以人力计算天气的模式——在一个大厅里,人们手持纸笔忙着计算描述天气的数学方程,另由一位指挥员负责校验计算结果,并就计算方向发出指令。当年,实现这种“数值预报”最大的障碍,就是对人力的极大消耗:想要及时计算出天气情况,大约需要6.4万人。而以今天数值模式的数据需求来回溯该设想,6.4万人的预计结果显然大大低估了所需消耗的人力。

近百年来,气象观测从目测进化到自动观测,气象数据的记录从纸笔、打孔卡进化到磁盘阵列,计算方式也从人工计算进化到使用超级计算机。这一切,都是可以称作“信息化”的过程。

“智慧气象”既要依托海量数据,更要善于搜集、传输、储存、处理海量数据。硬件方面,气象部门建设了“天地一体化”的通信网络系统;软件方面,全国综合气象信息共享平台(CIMISS)是气象部门交出的答案。

另一方面,气象部门的国家级高性能计算机峰值运算能力已达到每秒1360.7万亿次,全国8个区域中心高性能计算机计算能力总计340万亿次,我国初步建立高性能计算资源的实时监控系统和有限调度能力。国家和区域数值预报中心也开始尝试使用“太湖之光”“天河二号”超算资源开展数值天气预报模式的业务移植和科学研发。(刘钊)

不少人会吐槽,明明天气预报下雨,实况也的确下了雨,可是这场雨还真没下到“我”头上。

这是因为,过去,人们虽能依据气象监测站点的数据来预测天气,但是站点本身分布并不均衡。如今,借助人工智能和大数据技术,一张载有预报服务数据的“大网”正均匀铺展开来。你在哪个网格里,就能得到该网格的天气预报。目前,网格的空间分辨率已达到5公里×5公里,时间上则可实现逐3小时发布未来10天的天气预报。

智能网格预报这项技术对人们的生产生活能带来怎样的改变?举例来说,公众通过与北京智能网格预报业务无缝对接的“旅游天气助手”微信小程序,就可以查看北京某地的逐小时天气预报,甚至可以定位到某个景点、某个车站——如搜索“故宫”,就能细致查看到故宫东门站及故宫西门站的天气情况。

从手绘天气图到数值预报,从格点化预报到网格化预报,当前,我国天气预报的自动化和智能化水平已大大提升。我国气象科研人员正在探索开展72小时内的1小时间隔预报,将日极端温度和湿度预报时效延长到15天,并试验开展2.5公里×2.5公里网格的全国天气预报,以及10公里×10公里网格的全球预报。(张格苗 薛峰)

试想,如果农民能随时掌握天气变化、市场供需、农作物生长等数据,足不出户就可观测到大田里的实景和相关情况,准确判断农作物是否该施肥、浇水或打药,不仅能避免因自然因素造成的产量下降,而且可以避免因市场供需失衡给农民带来经济损失。

如今,在我国不少农村,现代设施农业已可以将农业小气候监测、互联网技术和物联网技术融为一体,实现数据实时监测、实景监控,用户通过移动终端就能实时看到各个大棚内的气象数据及未来走势;通过气象信息智能化服务系统,实现智能通风、智能降温、水肥一体化、智能补光、智能喷灌等远程操作。

目前,中国气象局智慧农业气象服务已覆盖240万用户,在作物生长条件管理、气象灾害防御、农产品销售、农业气象保险等方面发挥重要作用。

譬如,重庆农业气象精细化智能服务平台利用手机APP、网页、桌面程序等形式,搭建跨专业的专家联盟,基于精细化到田块的基础数据,为种植养殖大户、农业企业提供双向的、精细化、个性化的农业气象服务;安徽省气象局“惠农气象”APP打造了“互联网+气象+农业”的网络社区众包模式,提供分时、分区、分众的精细化气象服务产品和农业综合信息智能推送;福建“农气宝”能随时监测温室大棚里的气温、湿度、光照等7种气象要素,对蔬菜、水果、花卉、食用菌、中药材提供服务。一旦出现异常,“农气宝”还会第一时间通过短信、手机APP、电脑平台将消息告知农户,提醒他们及时采取措施。(申敏夏)

对于北京市民小刘来说,“智慧生活”的很多细节,其实都与气象有关:正准备开车出门,打开地图搜素路线时,一条“目的地有雨,请带好雨具”的提醒随之弹出;基于物联网的“智慧窗户”,当感知到大风、下雨等天气状况时,“请关闭门窗”的消息便发送至他的手机终端……越来越多的家电和设备基于物联网和传感器,与其具有智慧气象功能的CPU相连,可使我们的生活体验变得“随心所欲”。而这背后离不开气象大数据的支持。

当前,气象部门通过收集分析用户需求和互联网观测数据信息,研发自动适配气象服务需求的智能气象服务引擎,提供基于用户位置、风险偏好和行为目的的气象服务产品。

在广东,手机APP“停课铃”提供的服务产品以分钟级降水服务、逐小时网格预报为核心功能,面向家长、学生提供基于位置的精准气象服务,并通过用户位置+个性化订阅,实现分区停课信号、突发事件预警、气象预警的按需精准发布;在上海,新江湾社区是正在试点的智慧社区之一。这里的居民打开手机点击社区APP,包括社区气象实况、定点预报、风险预警等琳琅满目的气象服务产品一应俱全;在北京,“北京服务您”系统同步对接各类预警信息,基本实现“预警信息10分钟内发出到全部渠道,社会媒体10分钟内发布高级别预警”的目标。

从防灾减灾的风险管理到公众日常生活所需,我们的生活在智慧气象发展中受益越来越多。(申敏夏)

一场大雾来袭时,浙江宁波港调度室的工作人员能够借助“智慧气象业务服务系统”平台上的能见度产品,寻找进港航道上的一丝缝隙,争分夺秒地调度货船进港,减少经济损失;在上海,基于北斗卫星导航技术,融合气象学、航海学和计算机分析等综合技术,国产的远洋气象导航系统可为船舶选择最佳航线,全程提供及时、精确的海洋天气数据,保证远洋航行船舶的安全和经济省时。

此外,以互联网为基础设施,通过传感器、控制程序和软件应用程序,智慧气象还与能源生产端、能源传输端、能源消费端数以亿计的设备、机器、系统连接起来,通过大数据分析进行负荷预测、发电预测等,从而优化能源生产、提高能源消费效率,动态调整能源供应。譬如,在新疆克拉玛依,油田地下油管、水管网密布,对地温反应敏感。当地油田工作人员已可以根据地温曲线的变化情况调节用煤量,控制采暖温度,对油田保温节能尤其是稠油热采很有帮助。在湖南,气象部门结合电力生产数据,电力行业的气象应用从水库调度逐渐扩展到负荷预测、检修安排、防灾减灾等。

当前,中国气象局与阿里云、京东大数据等开展了广泛合作,信息共享更加充分,专业气象服务将更加智慧。未来,智慧气象将不断渗透到智慧林业、智慧旅游、智能建筑等领域,甚至将服务于新业态的产生。(申敏夏)

广东省气象局基于互联网、物联网技术和地理信息系统,针对全省所有探测设备和探测数据,建设了探测设备全网在线监控平台,可实现全省观测设备的监测在线、远程诊断、指导维修和各类数据的仿线D虚拟现实技术的监控系统,可根据监控概览图,让系统操控者虚拟“深入”故障设备内部,直观查看设备运行情况。

上海市气象局尝试在人们佩戴的徽章中放置微缩传感器,使佩戴者能够实时知晓身边的气象信息,比如风速、气温等。如果数据采集到达一定规模,运用到数值预报中,还能提高天气预报的准确率。此外,这些数据和家中、办公室甚至公共区域的智能系统相连接,能够开启门窗或启动空调、加湿器等设备,从而根据每个人所处的气象微环境来调整空间温度、湿度,不仅令人舒适,而且更加节能环保。

天津市气象局应用物联网技术,自主研发可隐蔽安装的积水监测设备,数据采集最短可达1 次/分钟,两分钟内可采集到两万个监测点积水实况数据,从而实现积水信息的智能化监测、定位和管理。随后,再运用人工智能技术、神经网络算法技术,计算出某降水情景下降水量与积水深度之间的规律,进而预测出未来一至两小时的积水深度,使暴雨预警向内涝风险提示转变。最终借助突发公共事件预警信息发布系统,实现基于用户位置和用户请求的预警信息靶向推送。

江苏省气象局结合梧桐树生长信息、气象要素,运用遗传算法对数据进行处理,对南京54 条主要道路的梧桐飘絮情况开展预报,从而对敏感人群的出行防护进行提示。人们还可以运用程序的随手拍功能,上传所在位置的梧桐飘絮实景图片,对飘絮预报产品进行订正。

主办:中国气象局办公室承办:气象宣传与科普中心 中国气象报社协办:公共气象服务中心 国家气象信息中心

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注