陜西智慧氣象建設行動框架探討

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)

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陜西智慧氣象建設行動框架探討

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)絡應用技術、現(xiàn)代氣象觀測技術、現(xiàn)代氣象預報技術、公共氣象服務技術等智慧氣象核心技術入手，討論了陜西智慧氣象建設的基礎條件和發(fā)展方向，提出了陜西智慧氣象建設的初步行動框架，為發(fā)展智慧氣象提供參考。

關鍵詞：智慧氣象；氣象信息化；氣象服務；行動框架

氣象部門是信息技術應用較早和較為充分的部門，氣象業(yè)務是典型的信息業(yè)務，氣象業(yè)務系統(tǒng)是典型的信息系統(tǒng)。在現(xiàn)代氣象業(yè)務體系中，氣象信息網(wǎng)絡、信息系統(tǒng)既是基礎支撐，也是各業(yè)務系統(tǒng)的橋梁和樞紐，在整個業(yè)務系統(tǒng)中舉足輕重。在氣象現(xiàn)代化進程中，氣象信息化直接驅動氣象業(yè)務的發(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)代化建設的重要方向。一方面，需充分應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，不斷提高氣象業(yè)務的智能化水平。另一方面，可將氣象觀測、預報、服務與各個信息系統(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)務協(xié)同互動、氣象服務智慧高效[1]。智慧氣象建設將大幅帶動氣象信息化水平的提升，給氣象服務和管理模式帶來根本性的變革。信息網(wǎng)絡應用技術、現(xiàn)代氣象觀測技術、現(xiàn)代氣象預報預測技術、公共氣象服務技術共同構成智慧氣象發(fā)展的四項核心技術?；谥腔蹥庀蟮幕纠砟?，從智慧氣象四項核心技術入手，分析了陜西智慧氣象建設的基礎條件和發(fā)展方向，以期形成陜西智慧氣象建設的建議性行動框架，為陜西發(fā)展智慧氣象提供參考。

1信息網(wǎng)絡應用技術

1.1基礎條件

近年來，陜西省氣象信息網(wǎng)絡建設發(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)域氣象站設備組網(wǎng)和實時數(shù)據(jù)傳輸。

1.2發(fā)展方向

一是基礎網(wǎng)絡系統(tǒng)。加快省、市廣域網(wǎng)和各級氣象局域網(wǎng)絡升級提速。按照扁平化的設計思想，優(yōu)化省市縣局域網(wǎng)設計。利用4G移動通信、北斗衛(wèi)星通信、氣象衛(wèi)星通信等技術，進一步完善氣象應急通信手段。部署網(wǎng)絡安全等級保護措施，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構，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)服務接口方式。三是數(shù)據(jù)與應用中心建設。以面向服務(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)務系統(tǒng)，建設省級氣象數(shù)據(jù)與應用中心，實現(xiàn)氣象信息的集中共享、快速處理和分發(fā)。應用云計算、虛擬化等技術，建設氣象云平臺，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、云應用、移動辦公等信息服務。四是高性能計算系統(tǒng)。建設省級高性能計算機系統(tǒng)，滿足中尺度數(shù)值預報模式、環(huán)境氣象預報模式等業(yè)務系統(tǒng)運行的需求。

2現(xiàn)代氣象觀測技術

2.1基礎條件

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，地形復雜，南北氣候差異大，氣象災害多發(fā)、頻發(fā)。圍繞全省經(jīng)濟社會發(fā)展對氣象服務的需求，陜西省氣象部門基本建成了地基、空基、天基相結合的綜合觀測系統(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)量預報等業(yè)務。

2.2發(fā)展方向

圍繞智慧城市建設的需求，統(tǒng)一規(guī)劃，合理調整氣象觀測站網(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，綜合應用移動觀測、加密觀測、社會化觀測數(shù)據(jù)和技術，進一步豐富氣象資料的觀測密度、觀測種類和觀測時效等。改進氣象設備設計，增加提供儀器位置、設備狀態(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)代氣象預報預測技術

3.1基礎條件

預報預測歷來是氣象業(yè)務的核心技術。目前陜西已建立了適應陜西天氣氣候特點的現(xiàn)代天氣預報預測業(yè)務。數(shù)值預報模式產(chǎn)品應用能力明顯提高，定量降水預報、災害性天氣落區(qū)預報和精細化要素預報技術進一步發(fā)展，高溫、強降水等災害性天氣客觀預報技術研究得到加強。建立了短時強降水、強對流天氣及雷電的實時監(jiān)測和預警預報業(yè)務，中小尺度災害性天氣的監(jiān)測預警能力明顯加強。推廣應用MICAPS、SWAN、MEOFIS等預報業(yè)務平臺，自主研發(fā)了新一代天氣雷達拼圖系統(tǒng)、短時臨近預報多源分析系統(tǒng)、突發(fā)性天氣預報系統(tǒng)、中小河流洪水及山洪地質災害氣象風險預警系統(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，重大災害性天氣預報預警方面取得了良好的服務效果。

3.2發(fā)展方向

全面準確的氣象預報預警，可以實現(xiàn)有效的災害預防，從而提高城市安全防控及應急處置能力。發(fā)展智慧型、專業(yè)化、個性化的天氣預報業(yè)務，滿足政府、企業(yè)、社會公眾等各個層面對氣象預報的需求。引進發(fā)展本省數(shù)值預報模式，以提高預報準確率為核心，全面強化和提高常規(guī)天氣預報預測能力。加強預報技術創(chuàng)新研究，發(fā)展集成預報、集合預報、概率預報等先進預報技術。以多種資料融合技術和高分辨率數(shù)值預報產(chǎn)品為基礎，重點提高短時強降水、雷電、冰雹、雷雨大風等強對流天氣的短時臨近預報水平?；谛滦蜌庀笥^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報產(chǎn)品。以集合數(shù)值預報技術為依托，發(fā)展降水和災害性天氣概率預報，完善中期(4～10 d)和延伸期(11～30 d)預報業(yè)務，實現(xiàn)預報產(chǎn)品的無縫隙和全覆蓋。

4公共氣象服務技術

4.1基礎條件

公共氣象服務體現(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、公眾氣象服務和專業(yè)氣象服務構成的公共氣象服務體系。圍繞氣象防災減災、應對氣候變化、氣候資源開發(fā)利用等領域，不斷豐富和加強決策氣象服務業(yè)務。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、預警大喇叭、網(wǎng)站、手機APP、微信、微博、400熱線等多種服務方式。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氣象用戶服務熱線，并與12121電話自動整合，實現(xiàn)屬地化服務。專業(yè)氣象服務已覆蓋農(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)服務和防雷電技術服務，經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益十分顯著。

4.2發(fā)展方向

廣泛應用信息技術，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，提升氣象預報服務產(chǎn)品的時空分辨率和精細化水平。加快建設突發(fā)事件預警信息發(fā)布平臺，實現(xiàn)預警信息在各類公共媒體和新媒體發(fā)布渠道的全覆蓋，把氣象信息服務延伸到城鄉(xiāng)社區(qū)一級。適應智能手機、物聯(lián)網(wǎng)等技術發(fā)展新趨勢，發(fā)展基于位置的智能化移動氣象服務，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，構建專業(yè)氣象服務平臺，提供基于用戶需求和高影響天氣的智能化氣象服務。按照WMO提出的《服務提供戰(zhàn)略及其實施計劃(2016—2019年)》，從了解用戶需求入手，建立、設計和開發(fā)氣象服務模塊，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，準確評價氣象服務效果，不斷改進產(chǎn)品和服務，做到用戶參與氣象服務全過程，形成智慧氣象服務鏈條[3]。

5結語

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。如何建設智慧氣象，還需關注以下兩個問題。

(1)注重協(xié)同創(chuàng)新。智慧氣象更加關注服務對象的需求，將為社會提供更高效、智能、靈活、及時、準確的氣象服務，是更高級的氣象信息化和氣象服務發(fā)展形態(tài)。通過應用信息化新技術，加快智慧氣象建設，創(chuàng)新氣象業(yè)務布局、管理方式、服務模式，推動氣象業(yè)務、服務、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)絡應用技術為氣象數(shù)據(jù)采集、處理、運算、預報、共享等系統(tǒng)提供技術支撐，虛擬技術、云計算、大數(shù)據(jù)技術有效提升數(shù)值預報模式應用、短臨短期預報、專業(yè)預報服務等核心能力，新媒體、移動互聯(lián)技術進一步拓展氣象服務手段，增強氣象服務產(chǎn)品的表現(xiàn)形式和用戶感受。

(2)制定總體規(guī)劃。智慧氣象建設不等同于單一的氣象信息化建設，需要按系統(tǒng)工程的理論和方法，在對現(xiàn)有氣象業(yè)務架構、氣象信息資源進行認真梳理的基礎上，制定智慧氣象建設總體戰(zhàn)略規(guī)劃，指導信息網(wǎng)絡建設、業(yè)務系統(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，制定智慧氣象建設目標體系和階段性考核指標，科學評估智慧氣象的成熟度和建設效益。

參考文獻：

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