5月22日,由中国气象局联合科技部、中国科协、湖北省政府主办的2021年气象科技活动周武汉主场活动与全国科技活动周同步启动,拉开了全国气象科技盛会的序幕。在科技周上,来自国家气象信息中心的气象大数据云平台“天擎”,气象综合业务实时监控系统“天镜”,中国气象局高性能计算机系统、中国第一代全球大气和陆面再分析产品、融合与天气实况成果等气象信息“重器”精彩亮相,得到参会各方的热切关注。
科技周主场活动
说到气象,与公众见面最多的应该是天气预报。公众可能不太清楚的是,现代天气预报,是在一定的初值和边值条件下,通过大型计算机作数值计算,求解描写天气演变过程的流体力学和热力学的方程组,预测未来一定时段天气的方法。这其中,对数据的收集、处理、分析、储存、应用,在天气预报业务中非常关键。这,也就是“天擎”“”们的价值所在。
那么,参展的气象信息“重器”都有哪些?作用是什么?我们来一睹为快!
“天擎”即气象大数据云平台,是全国海量气象数据交汇处理的“加工厂”——全面管理和供给气象“数据、算力、算法”资源,支撑“云+端”气象业务,是气象“云+端”业务技术体制建立、气象事业高质量发展的基础支撑。(详见:“天擎”——气象事业走向未来的数据引擎)“天擎”2020年12月15日投入业务试运行,目前试运行已经结束,期间在“规定动作”方面表现稳定,顺利达到目标。日后,其“数算一体”的特点可将气象行业数据与算法资源整合,使算法向数据靠拢,实现数据管理、加工处理、应用服务的高度集约,各项业务和系统之间的有效衔接和有机互动,从而解决过去各业务系统反复调用、存储、传输数据带来的冗余问题,为建成技术有突破提升、布局更统筹集约、流程更高效畅通、机制更开放融合的现代气象业务技术体制奠定坚实的基础。气象综合业务实时监控系统——“天镜”,实现了集约化的全国气象综合监控与运维,它采用生动的表现形式,直观呈现全国气象信息资源能力及运行状态、业务系统运行状态等、数据“流动”的全过程,使得全国气象信息化运行状况一目了然,“镜”收眼底。
“天镜”系统实现横纵一体化监控布局。通过集约化改造,值班人员可通过“天镜”统一监视并处理不同系统的问题,将不同优先级、不同处理难度的任务通过多种渠道分发到技术人员手中,确保故障及时处理。而台站-省-国家的监控运维协同系统,更能让系统的建设成果普惠全国气象部门运维工作。“天镜”系统的建设宣告着气象业务综合监视、业务控制与运维服务走向新时代。
高性能计算机系统拥有强大的并行计算能力,可以模拟大气运动,为天气预报提供支持。作为中国最早引进和使用高性能计算机系统的部门,中国气象超算发展超过30年。伴随着计算性能、存储能力的飞速增长,中国气象超算一步步登上世界舞台。
2018年,中国气象局新一代国产高性能计算系统“派”正式业务运行,其计算能力处于同期全球各大气象中心领先行列,保证了天气模式、气候模式等十多种气象数值模式的正常运转。再分析是综合利用气象观测资料、数值模式和资料同化技术对过去大气状况的重现,由于我们的气象观测不可能将大气全部覆盖,通过再分析描述大气状况就是天气预报的重要前提,就像方程里的“x、y”,“x”准确才能确保“y”准确一样。长久以来,我国一直没有自主研制的资料再分析产品,欧美日的资料再分析产品在服务时效上很难完全满足我国气象业务科研需求。
中国气象局党组将自主研发的资料再分析产品,作为落实总书记重要指示精神的战略举措,以及推动气象现代化建设的核心任务。2013年,中国气象局党组通盘考虑各方面因素,启动了资料再分析计划。2015年组建了“气象资料质量控制及多源数据融合与再分析”攻关团队,由国家气象信息中心牵头,多部门、多单位参与,协同创新,数年磨一剑,成功完成了中国第一代全球大气和陆面再分析产品(CRA,1979年-至今)的研制。资料再分析产品终于实现了国产可替代,填补了我国在这一领域的空白,培养了一批再分析技术研究和业务人才,为构建气象事业新发展格局奠定了数据基础。实况业务从零起步、快速发展,涵盖“资料汇聚-数据质控-产品制作-检验评估-业务应用”全流程的实况业务体系基本建立,建成“全球-区域-局地”实况产品“一张网”。国家气象信息中心技术人员通过对多源数据融合分析与偏差订正等关键技术的深耕细挖,推进中国常规观测、天气雷达、“风云”卫星、数值模式等资料的融合应用,持续改善高分辨率融合实况产品供给,在时空分辨率、产品质量和时效等方面取得显著进展。2015年中国气象局向全社会公布《基本气象资料和产品开放清单》,正式向全社会开放气象数据,面向社会公众、部门行业用户、企业用户和国际用户提供全方位数据共享服务,覆盖13大类1051种专业气象资料,同时提供三维台风、一带一路等10个气象大数据专题服务。2019年正式成为科技部及财政部联合认证的20个国家科学数据中心之一,进一步推动气象数据与行业数据深度融合,打造数据开放与数据应用的良性生态循环链。用户数突破35万,覆盖86个国家,29个社会主要行业,累积访问量超过7亿,累积服务量超过557TB,在线系统浏览量、用户数等多项指标在20个平台中心中排名第一。
此外,参展的还有人工智能在气象数据等领域应用,台风“杜鹃”三维风场演变等等。