創(chuàng)新為術(shù) 觀風(fēng)測雨
——記2019年廣東省氣象學(xué)會氣象技術(shù)獎特等獎獲獎項(xiàng)目

吳應(yīng)清

敖振浪在廣東海洋大學(xué)作“未來氣象觀測與氣象大數(shù)據(jù)應(yīng)用”講座

氣象災(zāi)害是自然災(zāi)害中最為頻繁而又嚴(yán)重的災(zāi)害，它直接影響著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。廣東省處于氣象災(zāi)害多發(fā)地區(qū)，臺風(fēng)和暴雨等災(zāi)害性天氣經(jīng)常給該省和粵港澳大灣區(qū)造成巨大損失。如何通過氣象研究來對氣象災(zāi)害進(jìn)行預(yù)防、應(yīng)對是廣東省氣象探測數(shù)據(jù)中心主任敖振浪及其團(tuán)隊(duì)的不懈追求。

自1996年起，敖振浪率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始研究和建設(shè)廣東省地面氣象觀測系統(tǒng)。在20多年的攻關(guān)歷程中，該系統(tǒng)邊建設(shè)邊應(yīng)用邊發(fā)揮效益，不斷實(shí)現(xiàn)從人工到自動再到智能的技術(shù)迭代創(chuàng)新，并于2017年實(shí)現(xiàn)全面應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和氣象科技效益。2019年12月5日，在2019年廣東省氣象學(xué)會學(xué)術(shù)年會的“廣東省氣象科技獎”頒獎儀式上，“智慧型地面氣象觀測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用”項(xiàng)目成果獲2019年度廣東省氣象技術(shù)進(jìn)步獎特等獎。

先行先試，智能氣象

1996年之前，中國地面氣象觀測項(xiàng)目全部是人工操作，而廣東省僅有86個依靠人工觀測的氣象觀測站，其觀測間隔較長，站點(diǎn)空間和時間密度非常稀疏，紙質(zhì)記錄數(shù)據(jù)不方便，質(zhì)量不穩(wěn)定，難以滿足日益增長的精細(xì)化氣象預(yù)警預(yù)報(bào)的要求。

借著廣東省是改革開放前沿陣地的優(yōu)勢，廣東省氣象探測數(shù)據(jù)中心（前身為廣東省氣象技術(shù)裝備中心）主任敖振浪率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)敢為人先，先行先試，于1996年起開始自主研制全國第一代自動氣象站，實(shí)現(xiàn)了零的突破。2002年，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研制的第二代自動站設(shè)備通過中國氣象局考核，獲得《氣象專用技術(shù)裝備使用許可證》，并進(jìn)行了大面積組網(wǎng)建設(shè)，拉開了自動化觀測的序幕。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)再接再厲，通過不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，于2013年研制成功了具有智能觀測性能的第三代自動氣象站系統(tǒng)，并于2017年全面取代了舊型號設(shè)備。

敖振浪團(tuán)隊(duì)研制的智慧型地面氣象觀測系統(tǒng)是目前我國最先進(jìn)的地面氣象觀測系統(tǒng)之一，是氣象觀測最基礎(chǔ)、最前端的技術(shù)，在現(xiàn)代氣象預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)和數(shù)值預(yù)報(bào)中起到了不可替代的作用。在20多年的攻關(guān)歲月里，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)按照氣象現(xiàn)代化建設(shè)的需求，在中國氣象局和各級政府部門的大力支持下，逐年投資建設(shè)和系統(tǒng)升級，最終以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建成了由3200多個站點(diǎn)組成的廣東省智慧型地面氣象探測網(wǎng)，持續(xù)強(qiáng)有力地支撐著廣東氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)和數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展。

從人工觀測到智能觀測，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在摸索中發(fā)明創(chuàng)造了多項(xiàng)新的觀測技術(shù)和裝置，變革了多項(xiàng)觀測業(yè)務(wù)模式。團(tuán)隊(duì)發(fā)明了世界氣象組織（WMO）觀測名錄中還沒有的“回南天”監(jiān)測儀、生物舒適度測量儀、高溫模擬觀測裝置等特種探測儀器，成為地面觀測技術(shù)的重要補(bǔ)充，率先開展相關(guān)專項(xiàng)氣象服務(wù)，填補(bǔ)了世界氣象監(jiān)測預(yù)警領(lǐng)域的空白。團(tuán)隊(duì)在國際上率先運(yùn)用VR技術(shù)研發(fā)了氣象裝備3D虛擬化運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)施智慧保障；提出四大防雷策略，有效地保護(hù)儀器設(shè)備不受雷擊損壞，被國家標(biāo)準(zhǔn)采納并推廣。

這些變革和發(fā)展，引領(lǐng)著氣象行業(yè)觀測技術(shù)的發(fā)展方向，推動現(xiàn)代氣象觀測技術(shù)不斷向前。以云計(jì)算大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建而成的海量觀測數(shù)據(jù)集，源源不斷提供給各行各業(yè)共享使用，為防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)以及國家國防戰(zhàn)略提供了有力支撐，成為真正的核心數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和重要?dú)庀蠊こ??？梢哉f，廣東預(yù)報(bào)水平和氣象災(zāi)害防御能力不斷提高，離不開該項(xiàng)目的支撐，如果沒有高時空分辨率的地面氣象觀測數(shù)據(jù)就沒有精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)，更不會有準(zhǔn)確的數(shù)值預(yù)報(bào)。

成果落地，造福社會

氣象與人民的生活生產(chǎn)有著密切關(guān)系，如何讓氣象真正走進(jìn)社會生產(chǎn)和百姓生活，也是項(xiàng)目研究的重要目標(biāo)。所以，在項(xiàng)目實(shí)施過程中，智慧型地面氣象觀測系統(tǒng)的相關(guān)成果以及衍生的相關(guān)產(chǎn)品也相繼投入應(yīng)用，為廣東省多個方面提供了高效專項(xiàng)的服務(wù)。

面向應(yīng)用的氣象觀測要素組態(tài)技術(shù)，廣東省在全國率先開展舒適度、環(huán)境生態(tài)、回南天、旅游、交通、城市、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等靈活可配置的特種氣象觀測產(chǎn)品應(yīng)用研究，拓展了城市環(huán)境、海洋氣象、農(nóng)業(yè)氣象、森林氣象、交通氣象、電力氣象等相關(guān)領(lǐng)域，并在“一帶一路”沿途的重要航道、港口、碼頭等地建設(shè)石油平臺自動站、海島自動站，以多元化一站式服務(wù)助力“一帶一路”倡議建設(shè)。

項(xiàng)目研究在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了高時空密度地面氣象觀測數(shù)據(jù)“一分鐘到預(yù)報(bào)員桌面”的應(yīng)用時效，通過氣象公有云實(shí)現(xiàn)與部隊(duì)、交通、水利等超過18個部門的實(shí)時信息交互共享，及時將氣象災(zāi)害預(yù)警信息及12大類267小類實(shí)況資料及預(yù)報(bào)產(chǎn)品傳遞到?jīng)Q策部門和公眾，有效提高了氣象災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)能力以及發(fā)揮各部門的聯(lián)動能力，切實(shí)提高了廣東省氣象防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)能力。

另外，項(xiàng)目創(chuàng)新性提出的多種觀測要素關(guān)聯(lián)推衍氣象特征的新方法及服務(wù)新模式，高度融合了氣象、環(huán)境、空氣等眾多氣象參量并建立分析模型，推衍出反映旅游品質(zhì)、環(huán)境質(zhì)量、生活健康等服務(wù)產(chǎn)品，為出行、生活、醫(yī)療衛(wèi)生、居住等提供了科學(xué)的指引。同時，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還聯(lián)合國土、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、住建等有關(guān)部門，開展跨行業(yè)綜合服務(wù)產(chǎn)品的研發(fā)，助力城市及農(nóng)村的生態(tài)文明建設(shè)，有力推進(jìn)了美麗廣東的建設(shè)進(jìn)程。

從長遠(yuǎn)看，智慧型地面氣象觀測系統(tǒng)還大幅度提高了觀測能力，構(gòu)建精準(zhǔn)詳盡的長時間序列數(shù)據(jù)集并參與全球數(shù)據(jù)實(shí)時交換，有助于深化世界氣象組織對氣候變化事實(shí)和規(guī)律的科學(xué)認(rèn)識，推進(jìn)氣候變化綜合影響評估工作，增強(qiáng)對全球氣候變化和極端氣候事件的監(jiān)測能力，提高對氣候變化的定量描述和預(yù)估水平，制定適應(yīng)和減緩氣候變化的對策和措施，是應(yīng)對全球氣候變化的重要基石。

向時任廣東省省長朱小丹、中國氣象局局長鄭國光介紹智慧型地面氣象觀測系統(tǒng)。

成果反哺，效益巨大

近些年，廣東省無論面對怎樣復(fù)雜多變的天氣，都能及時應(yīng)對、從容度過，這離不開智慧型地面氣象觀測的默默守望。智慧型地面氣象觀測系統(tǒng)在暴雨、臺風(fēng)、低溫、干旱等災(zāi)害性天氣的決策服務(wù)、防災(zāi)減災(zāi)、公眾服務(wù)等方面提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐，為人民群眾在生產(chǎn)、生活、出行等方面提供更優(yōu)氣象服務(wù)中發(fā)揮了重要作用，產(chǎn)生了巨大的社會效益。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目建設(shè)共投入約4億元。得益于項(xiàng)目成果的支撐，廣東省氣象預(yù)報(bào)質(zhì)量不斷提高，為政府決策指揮防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)提供了重要支撐，全省人民生命財(cái)產(chǎn)損失逐年減少。2003年到2018年期間，氣象決策服務(wù)使氣象災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失減少了1186億元，地面氣象觀測資料在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、短期、短時臨近預(yù)報(bào)中發(fā)揮了極其重要的作用，經(jīng)濟(jì)效益巨大。

此外智慧型地面氣象觀測系統(tǒng)也有不可忽視的、難以量化的、潛在的科學(xué)技術(shù)效益。例如，廣東省地面氣象觀測設(shè)備及組網(wǎng)應(yīng)用使廣東省對海洋氣象的實(shí)況監(jiān)測范圍由原來離岸50公里延伸到200公里，氣象觀測系統(tǒng)完備程度提高30%，氣象觀測自動化程度達(dá)100%。項(xiàng)目還為數(shù)值預(yù)報(bào)、智能預(yù)報(bào)、網(wǎng)格預(yù)報(bào)的發(fā)展提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使廣東省大范圍災(zāi)害性天氣監(jiān)測率達(dá)到90%，中小尺度突發(fā)性災(zāi)害性天氣監(jiān)測率達(dá)到88%。

值得一提的是，依托廣東省地面氣象觀測系統(tǒng)，廣東省短期氣候預(yù)測業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)（CAPS)、廣東省暴雨災(zāi)害災(zāi)情評估系統(tǒng)、廣東省山洪及中小河流洪水災(zāi)害風(fēng)險預(yù)報(bào)系統(tǒng)等多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)也先后建立，這不但促進(jìn)了廣東氣象科技的快速發(fā)展，還使得廣東省全省每年的災(zāi)害損失呈不斷下降的態(tài)勢，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

多年來，敖振浪團(tuán)隊(duì)一直走在尋求為公眾提供更加專業(yè)化的氣象服務(wù)道路上，他們用20多年的辛勤探索和專業(yè)的業(yè)務(wù)能力服務(wù)著廣東省1.13億居民，努力踐行著“人民對美好生活的向往就是我們的奮斗目標(biāo)”的根本宗旨，用實(shí)際行動緩解了人民日益增長的美好生活需要和不平衡、不充分的發(fā)展之間的矛盾?！爸腔坌偷孛鏆庀笥^測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用”項(xiàng)目帶來的影響是長遠(yuǎn)而深刻的，它開創(chuàng)了廣東氣象的新局面，也推動了智慧氣象的新發(fā)展。