| 出版日期：2005-03-28 总期号：1398 本年期号：21 |
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气象应用挑战IT
李永胜 IT技术对气象事业这个最早的使用者起到了巨大的推动作用，但不能忽视的是，随着气象在国家经济战略地位的提升，它给IT带来的是更大的挑战。 3月23日是世界气象日，今年世界气象日的主题是：“天气、气候、水和可持续发展”。中国气象局局长秦大河认为，这个主题既充分肯定了气象科学及相关学科对经济社会发展和人类进步所做出的贡献，又表明了气象科学及相关学科能够在人类社会可持续发展中继续发挥更大的作用。 气象事业不仅和每个人息息相关，更和各个行业密切相关。在社会经济保持可持续发展的大背景下，IT在气象事业中的可持续发展同样是个值得关注的话题。 关键是要做到气象预警 众所周知，我们正在经历一个全球变暖的时期，从1860年仪器观测至今，全球的平均气温升高了0.4~0.8摄氏度。全球变暖导致的极端气候事件频繁发生。而我国也正遭受着来自天气和气候方面的巨大损失。 据统计，1990年以来，我国每年因气候造成的直接经济损失都在1000亿元以上，其中1998、1999、2000年高达2000亿元左右。气候变化已经不仅是一个科学问题，而是涉及经济、政治，甚至国家安全的重大问题。 来自中国气象局的专家称，气象和地质的灾难预警是个世界范围的难题：一是要加强基础研究，提高预报预警技术水平；二是要提高预报预警信息反馈及时度；三是要进一步完善预报预警流程和信息发布渠道；四是要重点支持气象灾害管理信息系统，建立气象灾害管理的业务服务平台和建立气象灾害数据库，加强对灾情的收集、上报、统计、评估、对策分析、分发服务功能，提高对气象灾害决策咨询和应急服务能力。 IT面临气象应用严峻挑战 可以看到的是，IT技术对我国的气象事业起到了重要的推动作用。无论在采集、处理还是发布等环节上，IT的应用已经无处不在，高性能计算机已经为海量数据的处理提供了应用基础，并在不断获得性能上的突破。但在未来，IT要满足气象事业越来越苛刻和复杂的要求，将面临严峻挑战。 中国气象局监测网络司信息处处长周林认为，客观上讲，在世界范围内，气象作为公共事业的一部分，是各个行业中使用IT技术最早的行业，中国也不例外。早在上世纪50年代，中国气象部门就开始利用电报网进行气象信息的传输；70年代建立了以计算机为基础的通信系统，；80年代建立了“三报一话”系统，实现了长途话路上的信息交换；80年代末和90年代中期，建立了以卫星通信为主的覆盖全国的气象通信系统，并采用分组交换网作为备份。实现了气象观测等信息的及时收集和各类信息的快速分发。 据他介绍，上世纪90年代，通信技术获得了飞速发展。这个时候终于有了能满足气象事业需求的通信技术和应用产品。 按照中国气象局的规划，近几年，大气综合观测系统的能力将得到很大提高，日观测数据的收集传输量将从以前的几十MB增长到了300～500GB，加上综合业务信息的交换需求，亟需建设能力更强的宽带通信网，以满足业务发展的需要。同时，为了对长期观测的数据进行分析，也必须把每天的数据进行永久性的存储，七年前气象局对存储提出的一些功能需求，到目前为止仍有一些功能无法实现，没有商业化的产品可供选择。另外，在上个世纪90年代中期，气象部门对超级计算机的需求估算是1000万亿次以上的，这是国内外高性能计算机产业需要快速跟上的。 同样，从社会对天气预报以及气候预测愈加精细、准确，并对预报期望增长的要求来看，气象部门必须不断从气象科学本身和IT技术装备上实现进步和更新。 打造“中国气候观测系统” 周林透露，目前气象部门提案讨论的“中国气候观测系统”建立在一个非常复杂的气象模式上，是一个国家级的系统。以前对于大气质量、环境指数、水等指标来说，各个部门诸如水利、环境、农业都有自己的气候监测系统，使用不同的监测体系，也用于不同的目的，造成了资源的浪费，而建立一个统一平台，提供一整套的数据模式，则有利于提高国家级的应用水平和能力。 据中国气象局科技发展司气候变化处高云副处长介绍，专家和学者的意见已经拿出来了。目前在全国做了16个观测点，把好多的数据合起来，而这些数据要遵从统一标准，这也将增加气象IT系统的复杂度。 曙光公司技术人员表示，气候模拟日趋复杂，在硬件系统上，更强大的计算能力、更充足的存储能力、巨大的数据传输带宽，都是未来气象业务不可或缺的技术保障；而在软件系统的设计上，则要花费巨大的投入，才能够逐步了解未来气候变化的趋势。 
气象事业的可持续发展，对IT提出了挑战。 背景资料重点支持的气象 探测新技术 2005年的中国气象局气象新技术推广项目指南指出，将重点支持大气探测与卫星遥感应用技术等探测新技术。 1． 大气探测方法及资料处理和质量控制技术 研究制定大气探测新技术方法及数据质量控制方法和业务规程及相应的业务软件；地面自动站常规气象资料计算机自动审核软件；地面蒸发计算新方法推广应用；建立全国统一规范的新型高空探测资料收集处理业务流程；信息资料处理及通讯传输新技术推广应用。 2． 雷达应用技术 L波段探空雷达原始资料传输技术；风廓线雷达探测方法、二次产品开发与风廓线雷达布网技术；激光雷达反演算法开发与传输和应用技术。 3． 卫星遥感应用 技术 推广EOS/MODIS卫星地面生物物理参数反演技术；MODIS卫星监测数据的应用技术；西部卫星气象资料接收及应用技术；大气能见度与大气成分关系的方法研究及其在沙尘暴监测网中的应用技术；太阳光度计反演关键辐射传输参数算法和软件开发。 4． 雷电探测应用 技术 闪电定位技术，定位数据收集与显示。 相关链接超级计算机在气象预报中发挥重要作用 据资料记载，对气候比较系统而准确的观测和测量始于19世纪中叶。 为了能更好地模拟气候变化的情况，全球的科学家使用数值模拟技术和分析手段，就气象状况对人类的影响做出了科学的研究和判断，而取得这些成果的前提就在于利用超级计算机提供的计算能力，目前全球已经建立了欧洲、美国、日本等大规模的气象预报中心。 国家职能研究开发中心主任孙凝晖认为，由于涉及海量的仿真分析和运算，因此，只有采用高性能计算机作为气候预测和气象数值预报的工具，我们才能对未来的气候、气象做一个明确判断。 孙凝晖分析，全球气候变化的研究需要大量的、各种类型与来源的、全球和区域的数据。有效地获取和处理气候资料，建立高质量、长序列的气候资料集，是气候研究和相关业务发展的基础。由于气候系统的变化一般是长期的和渐进的，并且变化的量值并不很大，因而必须知道这些观测和测量是否足够长和足够准确，以及能否代表气候系统各部分的真实变化。 曙光在2002年推出了专门针对气象行业的“气象专用超级计算机”，曙光气象专用计算机的开发过程结合了国内各级气象单位的研发成果，并将国际先进的MM5气象预报平台集成到了超级计算机之中。目前曙光气象专用超级计算机已经覆盖到北京、山西、贵州、广西、广州、西藏的气象局，以及成都高原气象研究所、国家海洋局、黄河水利委员会等各个单位。其中北京气象局的曙光气象专用计算机将直接为2008年北京奥运会的天气预报提供服务。 |
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