[全國]
關(guān)注官方微信
關(guān)注官方微信
“云計算”是天上的云也會(huì )計算嗎？
“物聯(lián)網(wǎng)”是地上的物品也會(huì )聯(lián)網(wǎng)嗎？
“大數據”是不是很大很大的一個(gè)數字？萬(wàn)億、千億還是萬(wàn)萬(wàn)億？
……
無(wú)限創(chuàng )意激發(fā)無(wú)限可能。如今，我們處于一個(gè)智能化的時(shí)代，科技改變著(zhù)我們的生活。其中，氣象科技看似遙遠實(shí)則很近，因為更精準地預知陰晴冷暖有助于人的衣食住行。今天，小編帶你走近“智慧氣象”，并了解那些成就它的好搭檔。
智慧氣象
Climate-Smart
智慧氣象表現為深入應用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、大數據、智能等新技術(shù)，依托氣象科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，使氣象系統成為一個(gè)具備自我感知、判斷、分析、選擇、行動(dòng)、創(chuàng )新和自適應能力的系統，讓氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)、管理活動(dòng)全過(guò)程都充滿(mǎn)智慧。
針對公眾，比如一個(gè)人坐飛機出差，如果氣象服務(wù)供給方能迅速感知他去哪里、乘坐哪個(gè)航班，就能將所經(jīng)空域可能會(huì )遇到的湍流、目的地天氣預報、該穿什么樣的衣服等信息推送給他，這樣的氣象服務(wù)就有了“智慧”。更進(jìn)一步，未來(lái)時(shí)代氣象服務(wù)加載于自動(dòng)駕駛系統，氣象數據與起點(diǎn)終點(diǎn)、行駛路線(xiàn)、車(chē)輛狀況、乘坐人習慣等大數據結合起來(lái)，致力于為每一位駕乘者提供便捷、安全、舒適的體驗，必將呈現出全新的智慧氣象。
針對社會(huì )運行，如氣象部門(mén)能敏銳感知到災害性天氣將要來(lái)臨，滾動(dòng)做出基于影響的天氣預報和風(fēng)險提示，提醒決策者動(dòng)態(tài)調度各種資源，精準地將預警信息和建議發(fā)送給可能受災區域的政府、部門(mén)、公眾，并把災害影響和有關(guān)需求及時(shí)補充反饋到氣象系統，以便提升后續氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)、管理的協(xié)同性，這樣的防災減災管理也就有了“智慧”。
智慧氣象不是單純的氣象業(yè)務(wù)問(wèn)題，而是包括智慧業(yè)務(wù)、智慧服務(wù)、智慧管理在內的整體智慧；智慧氣象更不是封閉的自成體系的內部發(fā)展問(wèn)題，而是與經(jīng)濟社會(huì )系統、人們生產(chǎn)生活及其他“智慧”的深度融合。（王敬濤）
氣象大數據
Big Data
有人說(shuō)，在“大數據時(shí)代”真正到來(lái)之前，氣象數據便顯現了大數據的諸多特性。氣象數據一貫以龐雜眾多、數據量大而著(zhù)稱(chēng)，這些復雜的氣象數據總體可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)數據是實(shí)況數據，另一類(lèi)是模式數據。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，實(shí)況數據就是“一般過(guò)去時(shí)”數據，來(lái)自不同的觀(guān)測設備。采集實(shí)況數據的氣象站點(diǎn)遍布全球，觀(guān)測范圍從幾千米的高空到地面，觀(guān)測手段從高科技的衛星、雷達到最原始的人工觀(guān)測，這些數據的采集都是為了更真實(shí)地反映出地球大氣圈的運動(dòng)變化。
實(shí)況數據是氣象學(xué)科發(fā)展的最基礎數據，也是模式數據產(chǎn)生的源頭。如果沒(méi)有實(shí)況數據，計算機在計算“模式數據”時(shí)就少了初始值；即使回歸到?jīng)]有計算機的人工預報時(shí)代，少了實(shí)況數據也無(wú)法進(jìn)行天氣預報。
模式數據與實(shí)況數據相比，更簡(jiǎn)單也更復雜。簡(jiǎn)單的是，這類(lèi)數據僅由各類(lèi)計算機的程序運算生成，屬于預測未來(lái)的“一般將來(lái)時(shí)”數據；說(shuō)它復雜則是因為計算量非常龐大，運用到的計算公式也異常復雜，為了更真實(shí)地模擬全球大氣的走向，運算出的數據量也十分驚人。
模式數據由高性能計算機根據實(shí)況數據（包括地面、高空、衛星等）通過(guò)物理方程計算得出?？梢院?jiǎn)單形象地認為，有一套龐大的計算未來(lái)天氣的程序，輸入當前已知的天氣現象，就可以輸出未來(lái)還沒(méi)有發(fā)生的天氣現象。計算出的預報結果通常以規則的等經(jīng)緯度網(wǎng)格來(lái)表示，網(wǎng)格上的每個(gè)點(diǎn)代表這個(gè)經(jīng)緯度上未來(lái)某時(shí)刻某個(gè)物理量（比如氣溫）的數值。這就是現代天氣預報業(yè)務(wù)的基礎——數值預報模式。（王敬濤）
互聯(lián)網(wǎng)+氣象
Internet+
“互聯(lián)網(wǎng)+”是如今互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新業(yè)態(tài)。通俗地說(shuō)，“互聯(lián)網(wǎng)+”就是“互聯(lián)網(wǎng)+各個(gè)傳統行業(yè)”，但這并不意味著(zhù)它們簡(jiǎn)單的相加，而是利用信息通信技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)平臺，讓互聯(lián)網(wǎng)與傳統行業(yè)深度融合，創(chuàng )造新的發(fā)展生態(tài)。它將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng )新成果深度融合于經(jīng)濟、社會(huì )各領(lǐng)域中，激發(fā)全社會(huì )的創(chuàng )新力和生產(chǎn)力，形成更廣泛的以互聯(lián)網(wǎng)為基礎設施和實(shí)現工具的經(jīng)濟發(fā)展新形態(tài)。
“互聯(lián)網(wǎng)+氣象”便是將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng )新成果與氣象領(lǐng)域相結合的新的發(fā)展生態(tài)。
如今，傳統的氣象服務(wù)模式已不能適應互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟發(fā)展的新業(yè)態(tài)，需要充分運用互聯(lián)網(wǎng)思維，采用信息化新技術(shù)，轉型升級為“互聯(lián)網(wǎng)+氣象”的全新氣象服務(wù)模式，對于不同的用戶(hù)群體，“互聯(lián)網(wǎng)+氣象”的服務(wù)模式有不同的形態(tài)。
對于互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端和智能手機用戶(hù)而言，精細化的氣象監測預警與公眾位置、風(fēng)險偏好和行為目的相結合，可使公眾獲得量身定制的氣象服務(wù)。
對于各專(zhuān)業(yè)行業(yè)領(lǐng)域而言，“互聯(lián)網(wǎng)+氣象”提供的行業(yè)服務(wù)是傳統專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)的發(fā)展和延伸，主要面向能源、水利、民航等領(lǐng)域的行業(yè)需求，運用新技術(shù)改進(jìn)傳統專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)的模型和算法，優(yōu)化升級服務(wù)。
不僅如此，建立交通、農業(yè)等與特定人群相關(guān)的專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)平臺，讓用戶(hù)都能享受到個(gè)性化、專(zhuān)業(yè)化的氣象服務(wù)，并在生產(chǎn)生活中獲得巨大價(jià)值和最佳體驗，實(shí)現智能氣象服務(wù)普惠化。同時(shí)，用戶(hù)的參與互動(dòng)可以有效填補氣象災害和天氣實(shí)況的監測空白，氣象服務(wù)將更加精細化。（王敬濤）
氣象平臺
Platform
全國的氣象平臺功能多樣，形成各類(lèi)氣象數據對外開(kāi)放的窗口。
全國綜合氣象信息共享平臺（CIMISS）由1個(gè)國家中心和31個(gè)省級中心組成，形成一個(gè)物理分布、邏輯統一的信息共享平臺，可提供多種實(shí)時(shí)、歷史數據的在線(xiàn)存儲服務(wù)。與原國家級數據儲存系統相比，CIMISS能使資料入庫時(shí)間縮短20%，數據訪(fǎng)問(wèn)效率提高2倍至5倍。目前，CIMISS全球觀(guān)測數據完整性大幅提高，全球地面觀(guān)測數據每日臺站個(gè)數從1萬(wàn)增加至1.1萬(wàn)，全球海洋觀(guān)測數據每日記錄數增加160%，全球探空觀(guān)測數據每日臺站個(gè)數從750增加至800，飛機觀(guān)測數據每日飛機架次從2000增加至6000。
如果說(shuō)CIMISS是氣象數據整合分發(fā)平臺的代表，那么智慧氣象服務(wù)云平臺則能使個(gè)性化氣象服務(wù)走近公眾。依據海量數據，智慧氣象服務(wù)云平臺可以為2566個(gè)國內城市、2601個(gè)3A級以上景區、全球6146個(gè)城市提供天氣預報信息。同時(shí)，該平臺能夠充分利用智能數據分析挖掘公眾對氣象服務(wù)的精準需求，提供更加準確、個(gè)性化的氣象服務(wù)產(chǎn)品。如交通物流方面，實(shí)時(shí)的天氣預測能與地圖大數據結合，對物流線(xiàn)路及天氣進(jìn)行預估，規劃最優(yōu)行進(jìn)路線(xiàn)；旅游出行方面，個(gè)性化的中長(cháng)期預報加上大數據分析出的精確需求，將為公眾定制私人旅行路線(xiàn)，并從出發(fā)到返程全程提供智能氣象服務(wù)。
不僅如此，智慧農業(yè)平臺實(shí)時(shí)監控田間氣象要素并給出種植建議，交通氣象服務(wù)平臺提供沿路天氣信息，海洋氣象平臺不僅監測天氣還能給出導航建議……從高山到海洋，從鄉村到城市，集約化氣象平臺正為防災減災貢獻力量。（牛彥元）
物聯(lián)網(wǎng)
Internet of Things
物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和傳統電信網(wǎng)等信息承載體讓所有能行使獨立功能的普通物體實(shí)現互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò )，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將現實(shí)世界中的物體連到互聯(lián)網(wǎng)上，使得物與物、人與物可以很方便地互相溝通。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)，可以用中心計算機對機器、設備、人員進(jìn)行集中管理、控制，類(lèi)似自動(dòng)化操控系統，同時(shí)通過(guò)收集這些單點(diǎn)數據最后匯聚成大數據，在物流運輸、健康醫療和農業(yè)等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。
未來(lái)是萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將引領(lǐng)天氣預報進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代。傳統意義上，我們通過(guò)地面觀(guān)測站、衛星和海上浮標站等方式來(lái)收集各種天氣要素數據，但對于地面觀(guān)測站而言，布設的站點(diǎn)畢竟有限，不同地區布設的均一程度也不一樣。
而在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助下，任何物品，包括手機、車(chē)輛、雨傘等都可能成為潛在的獲取氣象數據的通道，尤其是隨著(zhù)可穿戴設備的不斷發(fā)展，未來(lái)每個(gè)人都可能成為氣象數據源。這些通道和源頭就像一條條數據流，將為高效及時(shí)的精細化預報提供堅實(shí)基礎。
在農業(yè)氣象服務(wù)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始大展手腳。例如，物聯(lián)網(wǎng)可以利用無(wú)線(xiàn)傳感器實(shí)時(shí)采集溫室大棚內的溫度、濕度、光照、土壤溫濕度等信息，為開(kāi)發(fā)精細化的農業(yè)氣象服務(wù)產(chǎn)品、開(kāi)展針對性農業(yè)氣象服務(wù)提供數據基礎，實(shí)現對設施大棚和作物的智能化管理。（吳鵬）
人工智能與天氣預測
Artificial Intelligence&Weather Prediction
人工智能的迅猛發(fā)展已經(jīng)把人類(lèi)推向了一個(gè)新自動(dòng)化時(shí)代的風(fēng)口浪尖。美國麥肯錫全球研究所在2017年1月發(fā)布的報告《可實(shí)現的未來(lái)：自動(dòng)化、就業(yè)和生產(chǎn)力》中表示，人機協(xié)作才能創(chuàng )造更好的未來(lái)。
人工智能正在為醫療、教育、安全、生物、能源和金融等各個(gè)行業(yè)賦能，而氣象行業(yè)由于長(cháng)期以來(lái)積累的知識和數據量非常豐富，符合人工智能的應用場(chǎng)景。
“阿爾法狗”圍棋擊敗世界排名第一棋手，讓人類(lèi)對人工智能的未來(lái)既心生隱憂(yōu)，又充滿(mǎn)期待，天氣預測領(lǐng)域也不例外。
在人工智能為氣象賦能的這個(gè)戰場(chǎng)中競爭異常激烈，大公司憑借其雄厚的資本和人才優(yōu)勢先發(fā)制人，新創(chuàng )企業(yè)也不甘示弱、勢頭正勁，利用敏銳的洞察力和高新技術(shù)快速迭代，打破行業(yè)壁壘。例如，IBM以自主研發(fā)的沃森（Watson）平臺、與天氣公司（The Weather Company）“聯(lián)姻”獲取的氣象大數據及綠色地平線(xiàn)（Green Horizon）人工智能項目等為“核心武器”，進(jìn)軍氣象領(lǐng)域，其推出Deep Thunder預報模式能準確預報0.2英里~1.2英里小尺度超局地天氣。
此外，2014 年成立的笛卡爾實(shí)驗室利用機器學(xué)習算法來(lái)處理大量衛星影像數據，以預測糧食產(chǎn)量，預測準確率擊敗了美國農業(yè)部。
但氣象是個(gè)比圍棋等更為復雜的系統，受影響的因素太多。比如降雨，水汽、濕度條件都滿(mǎn)足了，但空氣中沒(méi)有“凝結核”，雨下不下來(lái)；沙塵暴，風(fēng)速太大只會(huì )讓風(fēng)在平流層“奔跑”，無(wú)法形成沙塵。因此，在天氣預測領(lǐng)域，人工智能未必能夠PK過(guò)預報員。人工智能可以幫助科學(xué)家識別出未知的大氣過(guò)程，并且判斷出氣候模式的優(yōu)劣，從而改進(jìn)預報結果。在高質(zhì)量氣象大數據的“喂養”下，人工智能將成為人類(lèi)預測天氣氣候最得力的助手。（吳鵬）
云計算
Cloud Computing
只要輸入簡(jiǎn)單的搜索指令，就能得到大量的信息——這就是最基本的云計算技術(shù)。更深一步的云計算不僅只有資料搜尋、 分析功能，像分析DNA結構、基因圖定序、解析癌細胞等都可以通過(guò)這項技術(shù)實(shí)現。
可以說(shuō)，云計算代表了一個(gè)時(shí)代的需求，讓“誰(shuí)擁有更龐大的數據規模，誰(shuí)就可以提供更廣更深的信息服務(wù)”成為可能。而對于擁有“空、天、地”海量觀(guān)測數據的氣象部門(mén)來(lái)說(shuō)，“云時(shí)代”里的一些初步探索，已轉化為觸手可及的成效。
借助前不久正式啟動(dòng)業(yè)務(wù)運行的數值預報云，全國氣象部門(mén)均可至“云”上快速共享中國氣象局數值預報中心和華北、華東、華南三大區域氣象中心的高分辨率區域數值模式產(chǎn)品。未來(lái)，全國網(wǎng)格實(shí)況分析產(chǎn)品和智能網(wǎng)格氣象預報產(chǎn)品也將實(shí)時(shí)“上云”。
對于衛星數據來(lái)說(shuō)，每天需處理的數據量動(dòng)輒4TB以上，且從處理數據到生成產(chǎn)品又要求在半小時(shí)以?xún)?，這樣高強度的運算，如今在“云”上可以輕松實(shí)現。通過(guò)公有云，衛星數據能夠實(shí)現實(shí)時(shí)傳輸和分發(fā)，甚至推送定制化產(chǎn)品至用戶(hù)桌面。
在“云”上做文章，各地氣象部門(mén)不乏亮點(diǎn)。深圳市氣象局聯(lián)合國家超級計算深圳中心打造的“深圳氣象云”服務(wù)平臺，能夠提供分區預警、地質(zhì)災害預警、對公眾提供第三方數據查詢(xún)及統計值分析等業(yè)務(wù)功能，實(shí)現泛華南區域多種實(shí)時(shí)氣象監測數據的高速分析處理，精細化格點(diǎn)預報；用活云平臺，共同建立健全應用氣象云平臺的技術(shù)標準，實(shí)現跨行業(yè)跨部門(mén)的協(xié)同創(chuàng )新，構建開(kāi)放多元的氣象科學(xué)技術(shù)研究和個(gè)性化氣象公共服務(wù)產(chǎn)品制作的科技服務(wù)體制等方面均作出了有益探索。
