計(jì)算機(jī)技術(shù)在氣象信息中的應(yīng)用

摘 要：計(jì)算機(jī)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展到極高水平的結(jié)果，是橫跨信息科學(xué)、材料科學(xué)、數(shù)學(xué)等多個學(xué)科的綜合學(xué)科。是人類最偉大的發(fā)明之一，對全球的政治、經(jīng)濟(jì)以及人們的工作、生活都產(chǎn)生巨大影響，隨著知識經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)社會的形成，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會的必備技能， 被實(shí)際地運(yùn)用到了當(dāng)前社會的各個領(lǐng)域當(dāng)中，大大改變了人們的生存生活狀態(tài)，推動了社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展。而這當(dāng)中的氣象部門，設(shè)計(jì)各行各業(yè)氣象信息的處理預(yù)報(bào)，以及氣象現(xiàn)代化建設(shè)和未來的發(fā)展，則更需要掌握和應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用；網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；氣象信息；應(yīng)用

改革開放30多年來，我國氣象事業(yè)發(fā)展取得了巨大成就，業(yè)務(wù)服務(wù)水平不斷提升，應(yīng)對復(fù)雜天氣氣候的能力明顯提高，綜合實(shí)力顯著增強(qiáng)。而取得成就的關(guān)鍵就是氣象信息的快速交流與共享，它是現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)。直接影響到氣象業(yè)務(wù)部門和廣大用戶能否及時快速的獲取和發(fā)送國內(nèi)外氣象信息，關(guān)系到氣象能否為各級政府，國民經(jīng)濟(jì)國防建設(shè)等提供優(yōu)質(zhì)氣象服務(wù)，氣象信息交流的發(fā)展經(jīng)受到其他氣象業(yè)務(wù)交流發(fā)展的驅(qū)動，又制約著其他系統(tǒng)的快速發(fā)展。

一、計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用

計(jì)算機(jī)以其超高速度的運(yùn)算效率、方便快捷的操作方式等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于人們生產(chǎn)、生活等社會活動的各個領(lǐng)域。以數(shù)字形式保存的數(shù)據(jù)和信息，方便讀取和保存。和傳統(tǒng)的紙質(zhì)載體相比，信息儲存方式容量更大，體積更小，更加方便儲存和使用。在數(shù)據(jù)傳輸方面也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)紙質(zhì)形式。另外，紙質(zhì)材料隨著時間延長會逐漸老化、破損，造成信息丟失。使用計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)字信息以磁盤和光盤為載體，保存時效極為久遠(yuǎn)，更有利于信息的管理、使用。以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的各種應(yīng)用技術(shù)，極大地拓寬了計(jì)算機(jī)的使用范圍，

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是使用通信設(shè)備和通信線路將一組地理上分布的相同或不同的計(jì)算機(jī)、終端及其附屬設(shè)備按照某種方式互聯(lián)起來得到的一個計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。在這種計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過開發(fā)能協(xié)調(diào)各臺計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作的通信系統(tǒng)或更進(jìn)一步的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，就能使一組計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)軟硬件資源共享、協(xié)同計(jì)算，合作求解一個問題。由這種通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)連同網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)一起，就形成了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

（1）、通信結(jié)構(gòu)

通信是支持計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要技術(shù)，即實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間信息傳輸?shù)囊环N技術(shù)方式。網(wǎng)絡(luò)通信的核心內(nèi)容是通信協(xié)議。所謂通信協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)通信中一組約定的集合，由它確定了經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔⒒虼鎯υ趫?bào)文和數(shù)據(jù)中的信息的格式和控制方式。研究通信協(xié)議主要是為了在網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)可靠的、高效的數(shù)據(jù)交換，差錯控制，信息編碼，線路利用同步，使通信數(shù)據(jù)具有透明性一般情況下，網(wǎng)絡(luò)上連接著大量的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，每一臺計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上可能有多個用戶在同時使用計(jì)算機(jī)與其他網(wǎng)上用戶進(jìn)行通信，而實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)交換，需要做許多具體的操作運(yùn)算，十分復(fù)雜。為了便于協(xié)議的有效實(shí)現(xiàn)和對不同的用戶開放，最大限度地實(shí)現(xiàn)線路的有效利用，有必要對網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信結(jié)構(gòu)分層。網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在系統(tǒng)上可分成一個一個的層次，從而可以得到一種分層結(jié)構(gòu)或分層模型。每一層包含一組通信功能和相應(yīng)的層間通信協(xié)議。協(xié)議不僅支持通信雙方在不同的層間進(jìn)行通信，而且提供了實(shí)現(xiàn)通信的具體思想和方法。

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了一系列重大的技術(shù)革新，從大型主機(jī)和小型機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)——終端式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在發(fā)展了LAN（局域網(wǎng)）技術(shù)后，又演進(jìn)成有分布式信息處理特點(diǎn)的客戶機(jī)/服務(wù)器模式的結(jié)構(gòu)。在Internet的應(yīng)用發(fā)展以后，企業(yè)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)又演化成Intranet（企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)）的形式，這是一種WAN（廣域網(wǎng)）相連接的企業(yè)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

3、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)結(jié)合

計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合而形成的一種新通信方式，主要是滿足數(shù)據(jù)通信的需要。它將不同地理位置、具有獨(dú)立功能的多臺計(jì)算機(jī)、終端及附屬設(shè)備用通信鏈路連接起來，并配備相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)軟件，以實(shí)現(xiàn)通信過程中資源共享而形成的通信系統(tǒng)。它不僅可以滿足局部地區(qū)的一個企業(yè)、公司、學(xué)校和辦公機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)、文件傳輸需要，而且可以在一個國家甚至全世界范圍進(jìn)行信息交換、儲存和處理，同時可以提供話音、數(shù)據(jù)和圖像的綜合性服務(wù)，具有誘人的發(fā)展前景。不論是技術(shù)本身還是制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的組織，都被迫向能夠完成各種通信的單一的公用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展，通過這種網(wǎng)絡(luò)能夠簡單且統(tǒng)一地訪問到全世界的信息源和各種信息。

二、氣象信息

氣象信息是國家基礎(chǔ)性，戰(zhàn)略性信息資源，也是國家空間基礎(chǔ)信息之重要組成部分。許多關(guān)系到我國現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程之重大國際國內(nèi)問題的決策。都需要大量氣象信息的支撐。如：天氣預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測、氣候變化、可持續(xù)發(fā)展等，國家之許多重大工程項(xiàng)目，也迫切需要?dú)庀笮畔⒌姆?wù)。

1、收集和傳輸氣象信息

全國各級氣象部門之間，各部門之間之互聯(lián)需要網(wǎng)絡(luò)通信的支持，對完善氣象資料收集網(wǎng)絡(luò)較大影響的氣象信息包括：新一代多普勒天氣雷達(dá)資料，衛(wèi)星資料、自動站時空加密觀測資料，閃電定位探測資料、GPS/MET觀測資料，風(fēng)廓線控測資料、氣候交流預(yù)測所需的多圈層其他資料等；隨著各類數(shù)值模式不斷研發(fā)并業(yè)務(wù)化以及計(jì)算機(jī)加工處理能不斷提置，由此產(chǎn)生的預(yù)報(bào)，預(yù)測產(chǎn)品數(shù)量將大幅度增加。進(jìn)而通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)產(chǎn)品的要求越來越高，新一代電視天氣會商要求網(wǎng)絡(luò)通信的支撐，綜合。信息加工平臺既要求與本級氣象信息加工分析預(yù)測交流的網(wǎng)絡(luò)連接，又要求與外服務(wù)的各類對象的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，氣象專用頻道的電視節(jié)目制作與傳遞也需要網(wǎng)絡(luò)通信的支撐?？梢暬⒅悄芑募磿r數(shù)據(jù)更離不開計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信。

2、大數(shù)據(jù)的存儲和處理

氣象信息所涉及的風(fēng)向、風(fēng)速、雨量、氣溫、相對濕度、氣壓、太陽輻射、土壤溫度、土壤濕度、以及海洋、水文、空氣質(zhì)量等數(shù)據(jù)的收集和預(yù)報(bào)，需要高性能的計(jì)算機(jī)處理和分析大量數(shù)據(jù)。而隨著模式、資料同化方法的不斷改進(jìn)、時空分辨率和精確度不斷提高、預(yù)報(bào)時效不斷延長，集合預(yù)報(bào)的連續(xù)發(fā)展，作業(yè)種類不斷增多，對計(jì)算和存儲資源的需求量指數(shù)上升，預(yù)計(jì)到2020年，氣象加工處理時高性能計(jì)算機(jī)能力的需求為峰值性能Pflops量級以上。甚至?xí)玫焦庾踊蛄孔佑?jì)算機(jī)等高新技術(shù)。

3、數(shù)據(jù)的管理和共享

為了滿足氣象信息的時效性、準(zhǔn)確性，隨著綜合觀測系統(tǒng)的全面建設(shè)和不斷完善，以及氣象系統(tǒng)的現(xiàn)代化建設(shè)，地面、探空、預(yù)測、預(yù)報(bào)所需要獲取和利用的氣象數(shù)據(jù)量將成倍增長，相應(yīng)的業(yè)務(wù)能力也不斷的增強(qiáng)與發(fā)展，業(yè)務(wù)產(chǎn)品數(shù)量也將大幅度增加，各行各業(yè)對氣象信息的共享需求日益迫切。因此對氣象數(shù)據(jù)的存儲管理及共享應(yīng)用均提出更高更新的需求。

三、總結(jié)

我國計(jì)算機(jī)技術(shù)還有長足發(fā)展，性能上還將有光子計(jì)算機(jī)、分子計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)等超高性能計(jì)算機(jī)的不斷開發(fā)和成熟，對于處理的數(shù)據(jù)量，處理數(shù)據(jù)信息的速度和準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)的共享，可視化的實(shí)效性和超清晰的分辨率，智能化的安全性，數(shù)據(jù)傳輸?shù)募磿r距離等方面都會有一個質(zhì)的飛躍。這將對于氣象部門的大數(shù)據(jù)檢索交流，信息共享，數(shù)據(jù)異地備份，系統(tǒng)和運(yùn)行監(jiān)控，信息安全，以及資料收集、廣播通信、國際數(shù)據(jù)交流共享等平臺的建設(shè)，具有更重要的意義，提供了優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)和高速發(fā)展，將更好的為我國氣象事業(yè)及各行各業(yè)服務(wù)。

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作者簡介：

周宇峰（1977年12月5日），女，漢族，新疆哈密人，大專學(xué)歷，就職于新疆哈密地區(qū)氣象局，助理工程師，從事氣象網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)工作。