天氣預報背后的未來科技

沈臻懿

基于大型無人機的自身優(yōu)勢，使得其能夠飛臨臺風頂部，在規(guī)避臺風危險區(qū)的同時，對臺風以及對流云的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行精細化掃描，從而準確獲取臺風的內(nèi)部動力34以及物理結(jié)構(gòu)等相關(guān)信息

“物聯(lián)網(wǎng)+氣象”技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things，IoT）作為未來網(wǎng)絡(luò)信息產(chǎn)業(yè)的中堅力量，秉持著“萬物皆可聯(lián)”的新理念。當這一信息浪潮與天氣預報相“碰撞”后，立刻擦出了“物聯(lián)網(wǎng)+氣象”的火花。該技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)框架下，將氣象觀測、天氣預報、預警信息播送、產(chǎn)品發(fā)布等多個端口與互聯(lián)網(wǎng)進行信息交換和通信。在此基礎(chǔ)上，“物聯(lián)網(wǎng)+氣象”技術(shù)便可對各類氣象和非氣象數(shù)據(jù)予以智能化的收集、識別、定位、存儲、處理、交互和管理。無論是農(nóng)業(yè)、旅游還是交通等領(lǐng)域所涉及的氣象問題，都可以通過“物聯(lián)網(wǎng)+氣象”技術(shù)來打造物聯(lián)網(wǎng)氣象感知平臺，令各類信息數(shù)據(jù)被更為優(yōu)化地使用，推動天氣預報及預警的智能化發(fā)展。

數(shù)千年來，“看天吃飯”往往是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域最為形象的概括。如果在插秧播種季節(jié)能夠有“及時雨”的眷顧，那就意味著一年的好收成;但倘若遇到干旱時節(jié)，則可能意味著收成銳減甚至顆粒無收。不過，今后隨著“物聯(lián)網(wǎng)+氣象”技術(shù)的介入，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也將從曾經(jīng)的“看天吃飯”，轉(zhuǎn)變?yōu)椤绊樚於鳌薄?/p>

一方面，借助“物聯(lián)網(wǎng)+氣象”技術(shù)對衛(wèi)星和氣象大數(shù)據(jù)進行收集、處理和分析，可為農(nóng)戶們提供實時的天氣預報和預警等各類氣象服務(wù)，幫助其提前做好相應防災準備;農(nóng)作物檢測和災害分析模板，可為農(nóng)戶及時了解農(nóng)作物的生長情況提供第一手的長勢信息。

另一方面，“物聯(lián)網(wǎng)+氣象”技術(shù)在未來的全面鋪開，還可讓農(nóng)戶們“足不出戶”，即可精準掌控作物生長全流程，告別“面朝黃土背朝天”的傳統(tǒng)農(nóng)作模式。通過“物聯(lián)網(wǎng)+氣象”技術(shù)與蔬菜大棚種植的結(jié)合，農(nóng)戶只需要連接互聯(lián)網(wǎng)，在家中就可以借助農(nóng)業(yè)氣象物聯(lián)網(wǎng)平臺，實時掌握蔬菜大棚區(qū)域的氣象信息，并可按照不同農(nóng)作物的生長特點，應用“物聯(lián)網(wǎng)+氣象”技術(shù)來“配置”最適合農(nóng)作物生長的氣象環(huán)境。

人人皆可化身“移動氣象站”背后

隨著傳感技術(shù)的日趨發(fā)達，使得數(shù)據(jù)信息“永不掉線”的夢想指日可待。當這一版圖被納入天氣預報數(shù)據(jù)信息收集領(lǐng)域，氣象信息和個人數(shù)據(jù)便開始互為交融。簡單來說，就是有人的地方，就有“移動氣象站”。

目前，谷歌眼鏡、智能手環(huán)、智能手表、智能運動鞋等可穿戴設(shè)備，在社會生活中已愈發(fā)普及。借助這些可穿戴設(shè)備的傳感器，氣象部門可以實時收集各類氣象要素信息，并利用傳感技術(shù)將之上傳氣象云平臺。隨著個人運動路徑的變化，其駐足區(qū)域的各類氣象信息，都可以作為氣象信息數(shù)據(jù)的重要補充。這不僅可以有效彌補某些偏遠地區(qū)氣象觀測點數(shù)量不足以及氣象資料數(shù)據(jù)不全的情況，還可避免因氣象因素的多變以及氣象數(shù)據(jù)的缺失而導致的天氣預報、氣象服務(wù)失真。

那么，遍布大街小巷的共享單車，能否與天氣預報“牽手”成功呢？答案顯然是肯定的。原來，人們在騎行過程中，借助于共享單車App，即可查詢到當前所處區(qū)域的實時天氣預報和天氣預警。同時，通過加載在騎行設(shè)備上的傳感器，可將人們騎行過程中實時記錄下的各類氣象數(shù)據(jù)上傳云平臺，進而以“眾包數(shù)據(jù)”的形式服務(wù)于天氣預報和氣象監(jiān)測。

此外，雨天人們開車時，都需要開啟雨刮器來保持前擋風玻璃可視范圍的清晰。行走在路上時，則需要打傘來遮雨。在不遠的將來，無論是車輛雨刮器，還是手持雨傘，都有可能成為“移動氣象站”的重要監(jiān)測利器。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)來分析某一時間某一地點的車輛雨刮器頻率，可以為當?shù)氐慕涤炅啃畔⑻峁﹨⒖肌＝冢茖W家還在雨傘上研制加載能將大氣壓力變化轉(zhuǎn)換為能量的傳感器。這種設(shè)備能夠收集雨傘上的降水信息，并通過無線傳輸技術(shù)將相關(guān)信息發(fā)送到個人的智能手機上，最終以“眾包數(shù)據(jù)”形式匯集至氣象云平臺。

上述技術(shù)在可穿戴設(shè)備和傳感設(shè)備上的創(chuàng)新應用，將人和氣象站連接在了一起。這不僅使得天氣預報、氣象信息與使用者有機融合，還為人們快捷、實時獲取所需天氣預報信息提供了便利。

大型無人機精細化掃描技術(shù)

無人機技術(shù)在各行各業(yè)中的應用，已經(jīng)愈發(fā)普及。天氣預報和氣象探測領(lǐng)域中，無人機已被用來進行生態(tài)環(huán)境和氣象環(huán)境的監(jiān)測以及相關(guān)氣象研究。不過，在前述工作中所使用的多為中小型無人機。隨著無人機，尤其是大型無人機技術(shù)的不斷進化，其在臺風探測方面逐步顯露出全新的應用前景。

目前，中小型無人機的飛行高度普遍在1萬米以下，載荷量往往小于30千克。但對于大型無人機來說，其飛行高度可達1.5萬米以上，載荷量為中小型無人機的10倍以上。基于大型無人機的自身優(yōu)勢，使得其能夠飛臨臺風上方頂部，在規(guī)避臺風危險區(qū)的同時，對臺風以及對流云的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行精細化掃描，從而準確獲取臺風的內(nèi)部動力、物理結(jié)構(gòu)等相關(guān)信息。大型無人機的精細化掃描技術(shù)，可以有效補足當前天氣預報和氣象預警中對于臺風、對流云的觀測技術(shù)短板，從而使臺風的路徑、強度預報更為精準，并大大提升臺風來襲時的防災和減災能力。

相較于中小型無人機，大型無人機續(xù)航能力超強，對于那些人跡罕至、偏遠區(qū)域，需要長距離持續(xù)飛行的場景拍攝，顯然更勝一籌。此外，大型無人機技術(shù)在高原區(qū)探測、無人區(qū)探測、海洋探測、原始森林火情監(jiān)測等方面的未來應用也有著極大的優(yōu)勢。

數(shù)值天氣預報是現(xiàn)代天氣預報的重要基石，隨著人工智能的介入，AI可以直接作為數(shù)值預報的重要技術(shù)支撐

借助“物聯(lián)網(wǎng)+氣象”技術(shù)對衛(wèi)星和氣象大數(shù)據(jù)進行收集、處理和分析，可為農(nóng)戶們提供實時的天氣預報和預警等各類氣象服務(wù)，并幫助其提前做好相應防災準備。同時，農(nóng)作物檢測和災害分析模板，則可為農(nóng)戶及時了解農(nóng)作物的生長情況提供第一手的長勢信息

天氣預報中的AI力量挖掘

隨著人工智能時代的到來，智能氣象數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、智能天氣預報系統(tǒng)、智能氣象數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等紛紛嶄露頭角。

對于天氣狀況來說，突然到來的強降雨天氣往往是最令人們頭疼的一件事。前腳還陽光高照，后腳立馬狂風暴雨。這種情況，在梅雨季節(jié)中甚至更為常見。那么，有沒有一種新型技術(shù)，能讓人們出門前及時準確掌握強降雨情況呢？針對這種短時間臨近預報技術(shù)，科學家們也進行了深入探索。

數(shù)值預報是指根據(jù)大氣實際情況，在一定的初值和邊值條件下，通過大型計算機作數(shù)值計算，求解描寫天氣演變過程的流體力學和熱力學的方程組，預測未來一定時段的大氣運動狀態(tài)和天氣現(xiàn)象的方法，是現(xiàn)代天氣預報的重要基石。

而今，只要您穿上了“可穿戴設(shè)備”，就可以即刻化身“移動氣象站”，憑借人工智能技術(shù)，為數(shù)值預報提供數(shù)據(jù)支撐。科學家們利用機器學習、云計算以及大數(shù)據(jù)挖掘等前端技術(shù)，可為您打開“對強降雨進行短時間預報”的新模式。同時，科學家們還可利用云服務(wù)平臺，構(gòu)建一個能夠支持不特定個體更新與分享的短時間預報新平臺。

目前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)在天氣預報中的應用，有著更為廣泛的發(fā)展空間。無論是在天氣預報的自動預測方面，還是氣象新聞的自動發(fā)布方面，我們都可以看到人工智能的身影。

編輯：黃靈? yeshzhwu@foxmail.com