“兩級云架構”在氣象信息化時代的應用研究

吳昊

摘?要：積極推進氣象事業高質量發展，共同致力“氣候與水”的動態平衡，蕪湖市氣象局一直以來積極助力美好安徽建設。在全球科技創新趨勢的推動下，氣象科學也在飛速發展，全面推進氣象信息化建設，加強技術創新平臺服務迫在眉睫。本調研報告從加快現代信息技術與氣象觀測深度融合應用入手，提出“兩級云架構”理念，從而確保能夠組建出一個智慧型的氣象觀測體系，使該體系具有較高的自我適應性、自我創新性、自我選擇性、自我分析性、自我判斷性、自我感知性。推進氣象觀測現代化，引領氣象觀測技術新發展。鑒于氣象行業對數據處理、分析能力的需求，建議通過技術合作和經驗借鑒，利用開放式云架構解決方案，面向社會實現氣象行業的跨界服務。同時本調研報告在氣象專業人員的聘用條件和業務培訓導向上提出了編程能力、氣象算法和通用數據科學算法的必要性。

關鍵詞：氣象信息化;兩級云架構;智慧氣象;云計算

進入新時代，人民美好生活的氣象需求正轉向個性化、專業化、精準化，轉向生活性、生產性、生態性，呼喚更加智慧的公共氣象服務;全面建成社會主義現代化強國，要打好防范化解重大風險、精準脫貧、污染防治等攻堅戰，呼喚更加智慧的氣象保障;構建人類命運共同體，聯手抵御全球變暖背景下日益加大的極端天氣、氣候和水災害風險，維護各國共同利益，呼喚更加智慧的風險管理支撐。

放眼全球，信息技術在氣象領域的廣泛應用，正推動氣象科學與技術更緊密交融、氣象業務與服務交互性更強，“智慧”正引領著各國氣象事業的創新方向。對于氣象學而言，是一種現代化社會發展過程中出現的學科，主要研究的主體目標是大氣，從定量角度和定性角度出發，對大氣的具體特征進行充分說明。也是一門和生產、生活密切相關的涉及許多學科的應用科學。隨著人民對美好生活需求的日益增長，氣象業務領域應該更加寬廣，氣象服務的要求也應該越來越高。當下，隨著信息技術的快速發展，基于互聯網的信息交換與獲取成為接收各類氣象信息的主要途徑。那么氣象部門是如何采集，處理氣象數據，最終實現對人類生存環境未來狀態的預報和預估的呢？在氣象業務的運行中，他們又如何應用數據理念和算法研究獲取處理和分析決策呢？國家提出的氣象現代化的目標具體是什么，人工智能，氣象核心算法等現代技術是如何朝著覆蓋更廣的方向發展的呢？本調研報告將從氣象部門的基本職責出發，了解氣象事業在信息化時代的新作為，最后提出氣象部門應把握全球科技創新趨勢，互聯互通，加快技術發展體系升級，將現代信息技術與氣象觀測深度融合應用，促進氣象科學技術的進步和氣象業務的新發展。

一、氣象部門職責

中國氣象局簡稱為CMA，英文譯名為“China?Meteorological?Administration”，它的前身是中央軍委氣象局，成立于1949年12月。蕪湖市氣象局也一直積極推進氣象事業高質量發展，助力現代化五大發展美好安徽建設。其主要職責有：負責本行政區域內氣象事業發展規劃、規劃的制定及氣象業務建設的組織實施;對本行政區域內的氣象活動進行指導、監督和行業管理;管理本行政區域內公眾氣象預報，災害性天氣警報以及農業氣象預報，城市環境氣象預報，火險氣象等級預報等專業氣象預報的發布;管理本行政區域人工影響天氣工作，指導和組織人工影響天氣作業;組織管理雷電災害防御工作，會同有關部門指導對可能遭受襲擊的建筑物、構筑物和其他設施安裝的雷電災害防護裝置的檢測工作;負責全市氣象信息網絡系統管理和維護保障工作;負責在上級業務技術指導下，開展本市觀測數據質量控制、檢驗評估和產品加工制作業務;負責社會、行業觀測數據收集、共享工作;負責綜合觀測站網運行評估和日常業務技術管理工作;承擔本站氣象探測環境實時監控和報告工作等。以上我們可以看到中國的氣象事業是科技型、基礎性社會公益事業，堅持“以人為本，無微不至、無所不在”的服務宗旨，始終將氣象服務工作具有的公共性和安全性作為發展理念，并且嚴格遵循，從而利用氣象探測中心給大家提供免費的公共氣象服務和氣象災害防御技術。

二、致力“氣候與水”的動態平衡

那么我們地處的蕪湖市具有什么樣的氣候特征，它的氣候資源和水資源特點又是如何呢？經過調研，我們了解到蕪湖屬于典型的東亞季風氣候區，地處南北氣候過渡帶，主要氣候特點是四季分明，氣候溫和，雨量適中、雨熱同季。因此如何保護好降水資源，加強雨水資源的循環利用，改善自然生態環境，保護蕪湖宜人宜居的氣候養生資源已成為全體市民和全社會的重點關注和共同話題。

在調研中我們了解到在應對氣候變化和開發利用氣候資源方面，我們的氣象部門一直都在有序地開展各項工作，保護本地豐富優越的立體氣候和山清水秀的氣象景觀資源。圍繞本地經濟建設的需要和社會發展的需求，氣象部門還多次科學組織實施人工影響天氣作業，在農業生產、空氣質量改善、森林安全、生態修復、重大活動保障等方面作出了積極貢獻。以2019年為例，全年共通過實施飛機人工增雨/探測飛行等方式，人工增雨影響面積約13.9萬平方千米，累計增雨量約17.39億噸。特別是去年我省發生近40年最嚴重伏秋旱，全省氣象部門人工增雨工作人員堅守作業一線，累計持續66天開展抗旱和森林防火滅火立體人工增雨作業，增加降水約8.65億噸。在調研中，我們深刻地認識到對于降水資源的利用，除了開源還要節流，要以更協調、更可持續的方式管理氣候和水資源，加強雨水資源的循環利用，改善自然生態環境。同時，還要加強社會宣傳，增強廣大市民的節約用水意識。

三、信息科學發展下的氣象科學

在我國現代化社會科學技術水平和能力不斷提升的環境下，氣象觀測儀器無論在探索發明、探測技術方面，還是通信設備、計算供給方面，都發生了翻天覆地的變化，整體水平呈現出前所未有的高度。使人類不斷加深了對大氣積極性積極探索的欲望。特別是在氣象應用領域對現代科學技術成果的不斷轉化與應用的背景下，進一步促進我國氣象科學朝著全新的方向發展。比如，在電子技術的不斷應用下，使我國大氣探測工作具有的系統化、遙感化、自動化水平越來越高，氣象工作人員通過對天氣雷達設備的充分應用，能夠對強烈風暴的移動軌跡和變化發展進行實時監控和精準追蹤。在對氣象情況進行預報的過程中，通過對電子計算機的全面應用，能夠有效實現數值預報，使天氣預報工作逐漸朝著定量化、客觀化的方向發展。氣象衛星的出現和應用，為我國氣象部門監測海洋地區、高原地區、沙漠地區提供了幫助，有效填補了這些地區氣象資料的空白。我國對大氣的研究在空間技術不斷發展和強化的環境下，已經逐漸朝著宇宙研究的方向邁進，使人們能夠通過外層空間，對大氣進行觀測，將大氣整體狀態一收眼底。但我們不能故步自封，停滯不前。特別是在我國信息技術發展水平不斷提升的環境下，整個世界正在經歷著新技術革命，由于新技術革命主要以海洋技術、新能源技術、新材料技術、微電子技術為主要標志，因此，必然會使我國氣象科學在新技術革命的推動下，呈現出飛速發展的狀態。尤其在當下，隨著信息科學的發展，世界正面臨以微電子技術、新材料、新能源及海洋技術為主要標志的新技術革命，這必將會促進氣象科學的飛速發展。越來越多的關鍵信息轉化為數字形式，氣象行業對數據處理、分析的能力也產生了新的需求，因此筆者認為氣象行業應在信息化發展的領域做到不斷探索和突破，加強對智慧氣象技術的充分利用，結合智能技術、大數據技術、移動互聯技術、物聯網技術、云計算技術等現代化新技術，通過不斷探索與創新以及氣象科學技術的輔助，建立一個具有較高完善性和科學性的氣象系統。在此基礎上，采取多元化的措施，提高氣象系統具有的總能能力，從而使我國氣象系統相關管理、服務、業務工作的開展具有更高的智慧特征。