構(gòu)建精準(zhǔn)化智能化預(yù)報(bào)服務(wù)體系的深圳實(shí)踐和展望

蘭紅平 劉敦訓(xùn) 孫石陽 魏曉琳 徐婷

（深圳市氣象局，深圳 518040）

0 引言

21世紀(jì)以來，隨著中國(guó)城市化水平快速提升，越來越多的國(guó)際化的大型活動(dòng)在我國(guó)大城市舉辦，北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)、深圳大運(yùn)會(huì)等大型活動(dòng)提出了定點(diǎn)定時(shí)定量精細(xì)化預(yù)報(bào)需求。此時(shí)正值短時(shí)臨近預(yù)報(bào)和中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式技術(shù)快速發(fā)展時(shí)期，在北京奧運(yùn)會(huì)上開展WMO預(yù)報(bào)示范項(xiàng)目（VIPS）應(yīng)用（2008年），提升了中國(guó)預(yù)報(bào)精細(xì)化服務(wù)水平[1]，深圳氣象堅(jiān)持“引進(jìn) 、吸收、集成、創(chuàng)新”開展氣象科技創(chuàng)新，充分利用和借鑒國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的預(yù)報(bào)服務(wù)技術(shù)[2-5]，緊密結(jié)合深圳氣象防災(zāi)減災(zāi)和城市運(yùn)行的精細(xì)化服務(wù)需求，開展大城市精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)創(chuàng)新，完美保障第26屆世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)，被中國(guó)氣象局授予“大城市精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)深圳模式”（圖1），精細(xì)化預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系在全國(guó)成為首創(chuàng)[6-9]。

從2010年開始，以智能手機(jī)普及為代表的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，深圳市氣象局緊緊抓住互聯(lián)網(wǎng)爆發(fā)的機(jī)遇，迅速向互聯(lián)網(wǎng)+預(yù)報(bào)服務(wù)轉(zhuǎn)型，建立了以集約、高效、互動(dòng)為特征的互聯(lián)網(wǎng)+氣象服務(wù)新模式（圖2）。打造在線互動(dòng)反饋的“指尖上的氣象臺(tái)”“兩微一端”實(shí)時(shí)互聯(lián)互通互動(dòng)，形成三端聯(lián)動(dòng)共同發(fā)展的格局；構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”預(yù)警信息全覆蓋發(fā)布網(wǎng)絡(luò)，建立基于“互聯(lián)網(wǎng)+”決策氣象服務(wù)和行業(yè)安全氣象服務(wù)新流程和新模式；以線上基層氣象臺(tái)為基礎(chǔ)，建立了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的“一級(jí)預(yù)警、兩級(jí)監(jiān)管、四級(jí)聯(lián)動(dòng)、對(duì)點(diǎn)服務(wù)、社會(huì)響應(yīng)”氣象災(zāi)害防御協(xié)同化管理體系；集約化預(yù)報(bào)服務(wù)流程管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品同步制作和一鍵發(fā)布，不斷適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)多任務(wù)并發(fā)、多渠道管理、高頻次、高效率、高互動(dòng)的服務(wù)需求。防災(zāi)聯(lián)動(dòng)更加精準(zhǔn)高效，樹立了地鐵和港口氣象服務(wù)的全國(guó)標(biāo)桿。

圖1 大城市精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)深圳模式創(chuàng)建階段（2000—2011年） Fig. 1 Shenzhen Megacity Precision Forecasting Service Model Phase (2000-2011)

圖2 互聯(lián)網(wǎng)+氣象服務(wù)新模式階段（2010—2017年） Fig. 2 Phase of the new Internet Plus meteorological service model（2010—2017年）

從2017年開始，基于大數(shù)據(jù)的智能革命為向智能監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)轉(zhuǎn)型提供機(jī)遇，搭建智能預(yù)報(bào)合作研發(fā)機(jī)制，建立并發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)數(shù)據(jù)集，在粵港澳氣象科技合作的背景下，同香港天文臺(tái)共同面向全球征集短時(shí)強(qiáng)降水智能臨近預(yù)報(bào)算法，基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)，聯(lián)合哈工大等機(jī)構(gòu)開展強(qiáng)降水智能臨近預(yù)報(bào)算法研究，探索應(yīng)用對(duì)抗生成網(wǎng)絡(luò)（GAN）和門控循環(huán)單元神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GRU）取得良好的試驗(yàn)結(jié)果（圖3）。發(fā)展基于大數(shù)據(jù)的個(gè)性化精準(zhǔn)服務(wù)、惡劣天氣的個(gè)性化呼叫服務(wù)（2017年），不斷為推動(dòng)預(yù)報(bào)服務(wù)體系升級(jí)賦能。建立基于網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)的社會(huì)觀測(cè)數(shù)據(jù)智能收集，通過微博等新媒體渠道實(shí)時(shí)篩選廣東省范圍內(nèi)的冰雹、大風(fēng)、暴雨等8種氣象災(zāi)害和影響信息，并開展輿情分析和熱度評(píng)價(jià)分析，應(yīng)用于氣象預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)中。開發(fā)小象天氣機(jī)器人智能咨詢服務(wù)，應(yīng)用天氣大數(shù)據(jù)庫(kù)、人工智能等技術(shù)通過深圳天氣app智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)氣象信息的智能應(yīng)答，用戶可以通過直接語音問答的方式，快速獲取專業(yè)、及時(shí)的天氣信息。

圖3 智能預(yù)報(bào)和智能服務(wù)轉(zhuǎn)型發(fā)展階段（2017年至今） Fig. 3 Smart forecasting and smart services transition development phase (2017 to present)

1 體系創(chuàng)新性

1.1 技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)

瞄準(zhǔn)世界科技前沿，堅(jiān)持引進(jìn)與自主創(chuàng)新相結(jié)合，通過技術(shù)的集成和進(jìn)一步的自主創(chuàng)新，形成氣象服務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)力和特色，提升預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和氣象服務(wù)的效率和滿意度。

抓住國(guó)際數(shù)值預(yù)報(bào)模式發(fā)展的機(jī)遇，與美國(guó)俄克拉荷馬大學(xué)風(fēng)暴分析與預(yù)測(cè)中心（CAPS）共同開發(fā)的逐小時(shí)循環(huán)實(shí)時(shí)同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)HAPS（2010年），引進(jìn)了歐洲中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)中心的全球模式產(chǎn)品（2011年）和JMA、T639以及GRAPES等模式產(chǎn)品，并集成和產(chǎn)品化應(yīng)用。引進(jìn)了廣東省氣象臺(tái)的短時(shí)臨近預(yù)報(bào)系統(tǒng)“雨燕”、中央氣象臺(tái)的短臨系統(tǒng)“天鵝”和北京奧運(yùn)會(huì)氣象服務(wù)系統(tǒng)等國(guó)內(nèi)外系統(tǒng)和技術(shù)。通過引進(jìn)、吸收先進(jìn)的短臨預(yù)報(bào)和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)技術(shù)，為大城市精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)體系發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的短時(shí)臨近預(yù)報(bào)決策支持平臺(tái)（PONDS）（2008年）、熱帶氣旋業(yè)務(wù)平臺(tái)、臺(tái)風(fēng)登陸影響預(yù)報(bào)等技術(shù)（2010年）和數(shù)值預(yù)報(bào)應(yīng)用平臺(tái)（2011年），利用卡爾曼濾波最優(yōu)插值法建立動(dòng)態(tài)QPE和QPF訂正技術(shù)，自主研發(fā)雷暴識(shí)別技術(shù)和外推技術(shù)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)暴和強(qiáng)對(duì)流的追蹤（2009年），基于卡爾曼濾波的雷達(dá)回波外推技術(shù)（2013年）、光流法（2015年）等氣象短臨預(yù)報(bào)方法。發(fā)展精細(xì)到街道的預(yù)警應(yīng)用技術(shù)，開發(fā)預(yù)警信息一鍵式發(fā)布，全國(guó)首創(chuàng)預(yù)警精細(xì)到街道，預(yù)警精準(zhǔn)度提高，預(yù)警空?qǐng)?bào)顯著減少，構(gòu)筑了深圳大城市精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)核心技術(shù)體系[10]。

1.2 “互聯(lián)網(wǎng)+”氣象服務(wù)模式

開發(fā)了深圳天氣“兩微一端”（微信、微博、app），建立了基于位置的個(gè)性化互動(dòng)式氣象服務(wù)（圖4）。由一線值班預(yù)報(bào)員直接運(yùn)營(yíng)深圳天氣“兩微一端”（微信、微博、app），將傳統(tǒng)“高大上”氣象預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)化為接地氣的服務(wù)信息。重要天氣全程跟蹤互動(dòng)服務(wù)，每5 min更新一次，氣象服務(wù)從預(yù)報(bào)預(yù)警提供轉(zhuǎn)變到天氣系統(tǒng)的全過程跟蹤監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)。通過互聯(lián)網(wǎng)+渠道，氣象部門既是氣象預(yù)警信息的發(fā)布中心，也是氣象信息源。與各類主流自媒體形成氣象預(yù)警信息發(fā)布的矩陣，引導(dǎo)社會(huì)公共媒體和互聯(lián)網(wǎng)新媒體的信息發(fā)布，大大地拓寬和拓展了氣象信息發(fā)布渠道。實(shí)現(xiàn)決策氣象服務(wù)和行業(yè)安全氣象服務(wù)的24小時(shí)在線服務(wù)，為防災(zāi)責(zé)任人提供預(yù)報(bào)提示、監(jiān)測(cè)服務(wù)、預(yù)警預(yù)告、災(zāi)害預(yù)估等在線互動(dòng)服務(wù)。建立了云+端的高效彈性服務(wù)模式，以公有云架構(gòu)布設(shè)，按需定制推送，滿足大容量大流量服務(wù)，重大天氣可滿足超10億人次的訪問和服務(wù)。打造了深圳天氣“兩微一端”大城市“互聯(lián)網(wǎng)+氣象服務(wù)模式”品牌?！癅深圳天氣”微博連續(xù)五年蟬聯(lián)“全國(guó)氣象行業(yè)政務(wù)微博榜首”，微信多次獲得省、市級(jí)“最具影響力向微信公眾號(hào)”，被網(wǎng)友譽(yù)為最接地氣、最有溫度的氣象公共服務(wù)產(chǎn)品。央視新聞高度贊揚(yáng)“@深圳天氣”貼人心、接地氣，人民網(wǎng)稱贊“@深圳天氣”發(fā)布時(shí)機(jī)恰到好處，語言風(fēng)格幽默詼諧。

圖4 深圳“互聯(lián)網(wǎng)+”氣象服務(wù)模式 Fig. 4 Internet Plus meteorological service model of Shenzhen

1.3 靶向發(fā)布技術(shù)

以“互聯(lián)網(wǎng)+”和大數(shù)據(jù)理念重構(gòu)預(yù)警短信發(fā)布系統(tǒng)，構(gòu)建面向十三種渠道的靶向發(fā)布技術(shù)（圖5）。與三大運(yùn)營(yíng)商重新構(gòu)建預(yù)警短信發(fā)布系統(tǒng)，提升發(fā)布速率、啟動(dòng)效率和覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)一個(gè)指令，移動(dòng)、聯(lián)通和電信三端同時(shí)響應(yīng)，在15 min內(nèi)全面啟動(dòng)對(duì)全市的預(yù)警短信發(fā)布，最快速率達(dá)到每秒5000條，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)1.5 h內(nèi)即可覆蓋包括漫游用戶在內(nèi)的超過2000萬市民。突發(fā)事件預(yù)警短信按行政區(qū)域發(fā)布，最小到精細(xì)到街道。實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)預(yù)設(shè)重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域快速精準(zhǔn)短信發(fā)布，通過對(duì)預(yù)設(shè)重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)用戶信息的實(shí)時(shí)快速動(dòng)態(tài)采集與更新數(shù)據(jù)，可直接選擇單個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行發(fā)布。實(shí)現(xiàn)對(duì)首次進(jìn)入預(yù)設(shè)區(qū)域用戶的觸發(fā)式預(yù)警短信發(fā)布。開展精準(zhǔn)人群預(yù)警信息發(fā)布，收集特殊人群（如學(xué)生、教師、家長(zhǎng)）的信息，對(duì)精準(zhǔn)人群大數(shù)據(jù)分析模型，開展對(duì)特殊人群的高級(jí)別臺(tái)風(fēng)暴雨預(yù)警信息服務(wù)，如通過深圳天氣微信、app等渠道開展高級(jí)別上下學(xué)預(yù)警的精準(zhǔn)定制服務(wù)。重要天氣時(shí)，通過惡劣天氣呼叫系統(tǒng)對(duì)397家氣象災(zāi)害防御重點(diǎn)單位和各級(jí)防災(zāi)責(zé)任人進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫服務(wù)。

圖5 深圳“互聯(lián)網(wǎng)+”氣象服務(wù)模式 Fig. 5 Internet Plus meteorological service model of Shenzhen

1.4 協(xié)同化防災(zāi)新機(jī)制

建立應(yīng)急預(yù)案為支撐、預(yù)警信號(hào)為先導(dǎo)的政府主導(dǎo)、部門聯(lián)動(dòng)、社會(huì)響應(yīng)的氣象防災(zāi)減災(zāi)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了預(yù)警到哪，防御聯(lián)動(dòng)到哪。在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)氣象與防災(zāi)部門深度合作模式，將氣象防災(zāi)工作融入到政府防災(zāi)管理中，調(diào)動(dòng)了防災(zāi)部門的主觀能動(dòng)性，建立了“一級(jí)預(yù)警、兩級(jí)監(jiān)督、四級(jí)聯(lián)動(dòng)、社會(huì)響應(yīng)”的氣象防災(zāi)管理機(jī)制，以共建共享調(diào)動(dòng)防災(zāi)部門的主動(dòng)性。打破氣象防災(zāi)數(shù)據(jù)壁壘搭建統(tǒng)一大數(shù)據(jù)，將氣象和防災(zāi)數(shù)據(jù)融為一體，建立了實(shí)時(shí)統(tǒng)一的氣象防災(zāi)數(shù)據(jù)庫(kù)，線上重構(gòu)氣象防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)急流程，構(gòu)建集監(jiān)測(cè)預(yù)警、決策指揮、防災(zāi)管理于一體的集約化平臺(tái)—防災(zāi)智慧中樞，高效設(shè)計(jì)和信息化流程管理，實(shí)現(xiàn)秒級(jí)響應(yīng)，平臺(tái)延伸到市、區(qū)、街道和社區(qū)，形成市、區(qū)、街道和社區(qū)四級(jí)協(xié)同平臺(tái)，提供基于災(zāi)害影響的精準(zhǔn)防御決策服務(wù)，打造市區(qū)兩級(jí)線上監(jiān)督、街道社區(qū)線下落實(shí)的綜合防災(zāi)體系。實(shí)現(xiàn)防災(zāi)精細(xì)管理，跨部門數(shù)據(jù)流通高效聯(lián)動(dòng)。防災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)平均啟動(dòng)時(shí)間由原來的1 h減少到48 s；處置災(zāi)情時(shí)間由原來的360 min減少到92 min。

2 體系基本特征

以“需求牽引、服務(wù)引領(lǐng)、科技支撐”發(fā)展理念，2010年開始開展現(xiàn)代化預(yù)報(bào)服務(wù)業(yè)務(wù)體系深圳試驗(yàn)，探索適應(yīng)大城市氣象服務(wù)需求的集約、高效、互動(dòng)的精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)模式。

2.1 適應(yīng)氣象災(zāi)害重點(diǎn)防御和市民個(gè)性化服務(wù)需求，不斷強(qiáng)化精準(zhǔn)服務(wù)

圍繞重要災(zāi)害、重點(diǎn)時(shí)段、重要地段（路段）、重點(diǎn)行業(yè)、重點(diǎn)人群服務(wù)需求推進(jìn)預(yù)報(bào)服務(wù)的精細(xì)化和精準(zhǔn)度，在雷暴追蹤技術(shù)、災(zāi)害性天氣的定量監(jiān)測(cè)和臨近預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù)的研究和業(yè)務(wù)化應(yīng)用基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)分區(qū)預(yù)警和分區(qū)預(yù)報(bào)，推出重點(diǎn)區(qū)域關(guān)鍵時(shí)段的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)氣象預(yù)警預(yù)報(bào)服務(wù)，市民可以隨時(shí)隨地獲取精準(zhǔn)到自動(dòng)站點(diǎn)的監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)信息，預(yù)警精準(zhǔn)到街道，預(yù)報(bào)精準(zhǔn)到1 km網(wǎng)格。推出惡劣天氣的定點(diǎn)呼叫服務(wù)，對(duì)港口和地鐵實(shí)現(xiàn)了精細(xì)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)和精準(zhǔn)服務(wù)，港口突發(fā)天氣氣象服務(wù)系統(tǒng)被中國(guó)氣象局推廣至全國(guó)。

2.2 適應(yīng)深圳超大城市氣象災(zāi)害特點(diǎn)和防災(zāi)需求，不斷推進(jìn)高效率服務(wù)

數(shù)據(jù)高度共享，氣象探測(cè)信息1 min進(jìn)庫(kù)，1 min服務(wù)預(yù)報(bào)員，1.5 min服務(wù)市民，自動(dòng)站探測(cè)頻率每1 min更新一次；研發(fā)了雷達(dá)拼圖的并行算法，實(shí)現(xiàn)15 s完成全省雷達(dá)拼圖，雷達(dá)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)范圍從廣東省拓展到泛華南地區(qū)1500 km范圍；預(yù)警信息從制作到啟動(dòng)發(fā)布1 min內(nèi)完成，實(shí)現(xiàn)一鍵式發(fā)布，全網(wǎng)短信可在1.5 h內(nèi)覆蓋在深所有手機(jī)用戶，包括漫游用戶。深圳天氣app可在臺(tái)風(fēng)山竹期間一天實(shí)現(xiàn)1億人次訪問，各種服務(wù)渠道超10億人次。

2.3 適應(yīng)越大城市日益增長(zhǎng)的氣象服務(wù)需求，不斷提升服務(wù)的覆蓋面

開發(fā)決策氣象服務(wù)網(wǎng)和基于影響的氣象災(zāi)害決策支持系統(tǒng)等決策服務(wù)系統(tǒng)，決策氣象服務(wù)系統(tǒng)推廣到市 、區(qū)、街道和社區(qū)的各級(jí)防災(zāi)部門，并成為防災(zāi)責(zé)任人不可缺少的重要支撐和工具，構(gòu)成了氣象災(zāi)害決策支持系統(tǒng)的全覆蓋。為港口和地鐵等重點(diǎn)保障部門和行業(yè)安全部門開發(fā)了專業(yè)的突發(fā)天氣服務(wù)系統(tǒng)，為397家氣象災(zāi)害防御重點(diǎn)單位提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的服務(wù)。形成預(yù)警信息在互聯(lián)網(wǎng)、廣播電視和手機(jī)短信為核心的十三種渠道服務(wù)市民全覆蓋。最高級(jí)別暴雨和臺(tái)風(fēng)預(yù)警時(shí)，每小時(shí)直播天氣動(dòng)態(tài)、預(yù)警信息和防御指引，電視字幕連續(xù)不間斷滾動(dòng)播發(fā)預(yù)警信息和防御指引；深圳天氣“兩微一端”和抖音5 min更新一次預(yù)警信息，引領(lǐng)社會(huì)媒體和自媒體全方位發(fā)布預(yù)警信息。

2.4 適應(yīng)以人為本的需求，不斷提升氣象服務(wù)的體驗(yàn)度

以服務(wù)用戶的需求為出發(fā)點(diǎn)，以簡(jiǎn)潔的表達(dá)、快捷的方式、友好的操作改進(jìn)系統(tǒng)、產(chǎn)品和服務(wù)，創(chuàng)新開發(fā)了雷達(dá)拼圖動(dòng)態(tài)進(jìn)度播放、滑動(dòng)累計(jì)雨量產(chǎn)品、臺(tái)風(fēng)登陸影響預(yù)報(bào)技術(shù)、陣風(fēng)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品等幾十項(xiàng)具有原創(chuàng)性的優(yōu)秀產(chǎn)品，產(chǎn)品色彩協(xié)調(diào)，重要信息凸顯，用戶在愉悅中獲取需要的信息，注重友好的體驗(yàn)，包括系統(tǒng)操作友好，如分區(qū)預(yù)警快速制作，有效提升了監(jiān)測(cè)效率、預(yù)報(bào)支撐和預(yù)警發(fā)布時(shí)效。用接地氣的方式，有溫度的語言，讓市民感受到不一樣的氣象服務(wù)。

3 發(fā)展展望

隨著全球氣候變暖，臺(tái)風(fēng)、暴雨和強(qiáng)對(duì)流等災(zāi)害性天氣的影響越來越極端，市民的生命財(cái)產(chǎn)和城市安全運(yùn)行氣象保障服務(wù)壓力越來越大，市民對(duì)氣象服務(wù)需求越來越高。另一方面，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)的發(fā)展以及氣象科技進(jìn)步為大城市精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)體系發(fā)展提供了廣闊的空間，特別是人工智能技術(shù)，習(xí)近平總書記指出，人工智能是引領(lǐng)這一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù)，具有溢出帶動(dòng)性很強(qiáng)的“頭雁”效應(yīng)。未來要立足服務(wù)國(guó)際化城市發(fā)展，構(gòu)建以大數(shù)據(jù)人工智能為基礎(chǔ)的深圳大城市預(yù)報(bào)服務(wù)業(yè)務(wù)體系，重點(diǎn)在六大方面實(shí)現(xiàn)突破。

3.1 打造涵蓋業(yè)務(wù)全璉條的全面感知系統(tǒng)

建設(shè)包括探測(cè)、預(yù)報(bào)、服務(wù)、信息、系統(tǒng)狀態(tài)等涵蓋氣象所有業(yè)務(wù)璉條的感知體系。一是建立立體、多維、高頻率、有效識(shí)別強(qiáng)天氣的探測(cè)體系，監(jiān)測(cè)點(diǎn)將會(huì)增加到一萬個(gè)以上，監(jiān)測(cè)范圍覆蓋以氣象災(zāi)害鏈為主線擴(kuò)展海洋、水文、環(huán)境、建設(shè)等相關(guān)跨領(lǐng)域的感知。二是提升系統(tǒng)感知能力，建立有千萬條神經(jīng)與各個(gè)子模塊聯(lián)系在一起，展現(xiàn)出來完整的五官和四肢，有效感知網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、信息安全、業(yè)務(wù)系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)和進(jìn)度，推進(jìn)系統(tǒng)之間協(xié)同。三是發(fā)展災(zāi)害天氣的智能識(shí)別，視頻識(shí)別、圖像識(shí)別，大數(shù)據(jù)綜合識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從天氣要素向天氣系統(tǒng)感知轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害天氣系統(tǒng)和風(fēng)險(xiǎn)仿真的三維立體展示。

3.2 構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的多維度多類型的數(shù)據(jù)管理框架

突破實(shí)況業(yè)務(wù)制約預(yù)報(bào)服務(wù)的瓶頸，以實(shí)況業(yè)務(wù)帶動(dòng)短臨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)，帶動(dòng)中短期及長(zhǎng)期預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)和服務(wù)。一是大力發(fā)展高效零時(shí)刻實(shí)況業(yè)務(wù)，基于天氣雷達(dá)、衛(wèi)星、地面自動(dòng)站、風(fēng)廓線雷達(dá)、GNSS/MET等高時(shí)空稠密觀測(cè)資料，建立多源資料快速更新融合三維格點(diǎn)分析業(yè)務(wù)。二是研制人工智能訓(xùn)練資源庫(kù)和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試數(shù)據(jù)集。整合防災(zāi)減災(zāi)數(shù)據(jù)、行業(yè)與社會(huì)數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)等，建立自動(dòng)站數(shù)據(jù)集、雷達(dá)數(shù)據(jù)集、衛(wèi)星云圖數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)產(chǎn)品數(shù)據(jù)集、臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)集等，夯實(shí)智能氣象業(yè)務(wù)發(fā)展的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。三是建立預(yù)報(bào)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)指令集，這是預(yù)報(bào)大腦中樞的命令集合，指令集的復(fù)雜程度和系統(tǒng)的智商相關(guān)。

3.3 發(fā)展基于大數(shù)據(jù)的智能預(yù)報(bào)大腦

發(fā)展基于海量數(shù)據(jù)和非線性機(jī)器學(xué)習(xí)模型的智能預(yù)報(bào)技術(shù)，建立多條預(yù)報(bào)神經(jīng)線，實(shí)現(xiàn)以需求導(dǎo)向，預(yù)報(bào)與觀測(cè)、預(yù)報(bào)與預(yù)警、預(yù)報(bào)與服務(wù)的協(xié)同和聯(lián)動(dòng)。一是發(fā)展災(zāi)害性天氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)識(shí)別?；谌诤隙嘣礆庀筇綔y(cè)和社會(huì)化觀測(cè)的智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)，建立雷暴大風(fēng)智能監(jiān)測(cè)識(shí)別模型，發(fā)展基于雙偏振雷達(dá)的水凝物相態(tài)識(shí)別算法，建立冰雹、龍卷等強(qiáng)對(duì)流的智能化觀測(cè)產(chǎn)品。二是研發(fā)轉(zhuǎn)折性、趨勢(shì)性事件（回南天、污染天氣、持續(xù)性暴雨天氣過程）的決策研判模型。發(fā)展基于雷達(dá)、自動(dòng)站、中尺度數(shù)值模式等大數(shù)據(jù)集0～2 h的臨近降雨預(yù)報(bào)技術(shù)，0～6 h定量降水智能預(yù)報(bào)技術(shù)。三是將探測(cè)數(shù)據(jù)，短臨預(yù)報(bào)，多種數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，災(zāi)害數(shù)據(jù)，風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)在大數(shù)據(jù)的架構(gòu)下重新研發(fā)，建立人機(jī)交互、觀測(cè)實(shí)況實(shí)時(shí)同化中尺度模式，發(fā)展基于大數(shù)據(jù)短臨預(yù)報(bào)和中尺度集合模式相結(jié)合的無縫隙智能化0～48 h 網(wǎng)格預(yù)報(bào)。四是基于智能的綜合評(píng)價(jià)的預(yù)報(bào)技術(shù)篩選和監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)協(xié)同。以高性能計(jì)算為中心，精準(zhǔn)加密區(qū)域觀測(cè)，精準(zhǔn)分析區(qū)域網(wǎng)格，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)區(qū)域天氣。

3.4 發(fā)展基于影響的災(zāi)害預(yù)報(bào)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警業(yè)務(wù)

一是建立氣象災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)短臨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)。發(fā)展災(zāi)害天氣快速識(shí)別技術(shù)，基于致災(zāi)臨界閾值指標(biāo)體系，開展中小河流洪水、山洪地質(zhì)災(zāi)害、城市內(nèi)澇、海洋氣象災(zāi)害、海陸交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)。二是建立氣象災(zāi)害氣候?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)。研究制定極端天氣災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估導(dǎo)則，建立臺(tái)風(fēng)、暴雨數(shù)據(jù)檔案，發(fā)展分區(qū)實(shí)時(shí)綜合氣候風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。三是發(fā)展基于網(wǎng)格預(yù)報(bào)的影響預(yù)報(bào)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)。針對(duì)建設(shè)、交通、旅游、電力等敏感行業(yè)，開展基于網(wǎng)格預(yù)報(bào)的行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警服務(wù)，對(duì)氣象災(zāi)害防御重點(diǎn)單位進(jìn)行分型分類，建立不同的氣象要素閾值、不同單位服務(wù)模式，開展風(fēng)險(xiǎn)提示預(yù)警服務(wù)。

3.5 構(gòu)建一體化智能綜合預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)管理平臺(tái)

應(yīng)用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，搭建氣象大數(shù)據(jù)人工智能（AI）算法平臺(tái)，推進(jìn)氣象數(shù)據(jù)與多領(lǐng)域數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用，建設(shè)氣象災(zāi)害決策指揮支撐平臺(tái)，為決策者應(yīng)對(duì)各類突發(fā)事件提供智能化數(shù)據(jù)和技術(shù)支持[11-14]。通過智能計(jì)算前移、知識(shí)計(jì)算引擎與知識(shí)服務(wù)等技術(shù)，建立健全交互式產(chǎn)品加工制作流程，增加實(shí)時(shí)反饋及響應(yīng)流程，提高氣象預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品的針對(duì)性和個(gè)性化；開發(fā)增強(qiáng)預(yù)報(bào)員能力的人工智能技術(shù)和在線技術(shù)支持體系，提升基層技術(shù)保障能力。建立大數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)大腦，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)、災(zāi)害，跨部門數(shù)據(jù)的融合，以預(yù)報(bào)和服務(wù)需求為導(dǎo)向，建立觀測(cè)同預(yù)報(bào)的協(xié)同自適應(yīng)機(jī)制。實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別來操作，語音命令，隨時(shí)響應(yīng)的操作友好型業(yè)務(wù)平臺(tái)。

3.6 形成基于影響的陸海一體化氣象災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)服務(wù)體系

一是建立海陸一體的精細(xì)化海區(qū)分區(qū)預(yù)警預(yù)報(bào)模式，基于海事地圖建立更加適合海洋精細(xì)化服務(wù)需求的預(yù)報(bào)服務(wù)平臺(tái)，進(jìn)行海洋氣象災(zāi)害精細(xì)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提示服務(wù)。二是提升海陸精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的時(shí)空分辨率和預(yù)報(bào)能力[15]。陸地格點(diǎn)預(yù)報(bào)時(shí)效由10 d延長(zhǎng)至15 d。海洋格點(diǎn)預(yù)報(bào)空間分辨率由現(xiàn)有的5 km 提升到2 km，預(yù)報(bào)時(shí)效由10 d延長(zhǎng)至15 d。三是綜合集成各類決策和公眾服務(wù)及風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)情信息，聯(lián)動(dòng)風(fēng)雨浪潮洪信息，實(shí)現(xiàn)細(xì)化到區(qū)的臺(tái)風(fēng)影響評(píng)估，為區(qū)一級(jí)防災(zāi)部門提供0～2 h精細(xì)化臺(tái)風(fēng)暴雨風(fēng)險(xiǎn)落區(qū)提示及3～48 h風(fēng)險(xiǎn)提示。四是發(fā)展高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)的低空分層格點(diǎn)氣象預(yù)報(bào)技術(shù)，建立精細(xì)化網(wǎng)格低空氣象預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)，為空氣污染擴(kuò)散預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)、低空飛行條件預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)提供技術(shù)支撐。

4 結(jié)語

構(gòu)建精準(zhǔn)化智能化預(yù)報(bào)服務(wù)體系是發(fā)展現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)體系的基礎(chǔ)性工作，深圳模式的發(fā)展特征融合了技術(shù)創(chuàng)新、“互聯(lián)網(wǎng)+”氣象服務(wù)模式、高效精準(zhǔn)靶向發(fā)布、協(xié)同化防災(zāi)等創(chuàng)新發(fā)展，從建設(shè)全面感知系統(tǒng)、多維度多類型的數(shù)據(jù)管理框架、智能預(yù)報(bào)技術(shù)、基于影響災(zāi)害預(yù)報(bào)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、一體化智能化管理平臺(tái)、形成基于影響的陸海一體化氣象災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)服務(wù)體系等六個(gè)方面進(jìn)行了展望思考，為滿足立足服務(wù)國(guó)際化城市發(fā)展提供氣象預(yù)報(bào)服務(wù)體系發(fā)展支撐，實(shí)踐探索還面臨創(chuàng)新機(jī)制、信息技術(shù)、預(yù)報(bào)技術(shù)等的發(fā)展挑戰(zhàn)，發(fā)展精準(zhǔn)化智能化預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系的實(shí)踐任重道遠(yuǎn)。