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1气象领域数字基础设施建设成果 2022年5月，国务院印发《气象高质量发展纲要（2022—2035年）》（以下简称《纲要》），使我国气象事业迎来了新的发展机遇。《纲要》明确提出到2035年，我国以智慧气象为主要特征的气象现代化基本实现这一发展目标。其中信息基础设施建设被视为关键任务之一，具体涵盖数据平台、数据安全及数据处理等方面。在过去两年中，国家气象信息中心制定了工作方案和三年行动实施计划，以促进对气象数据的高效利用。 在气象领域，人工智能的应用取得了显著进展。目前，我国气象数据的存量已达75个PB，且每年以17个PB的速度持续增长。这庞大的数据规模得益于我国全球领先的气象观测系统，该系统覆盖地面、高空、海洋、大气成分等多个领域，拥有超过106种数据类型。当前，我国已建成7万多个地面观测站，以及数量众多的雷达站和卫星观测系统。然而，尽管整体规模庞大，但在西部地区，观测数据的覆盖仍显不足，未来需进一步加强对这些区域的观测。 国家气象信息中心作为世界气象组织的关键通信节点，负责收集全球数据。中心每天能够收集到约3.5个TB的全球气象数据，这些数据源于全球各地的观测站、卫星等。与美国等发达国家相比，我国在数据交换方面表现得更为积极，不仅为全球气象数据共享作出了重要贡献，还通过参与国际合作加强了自身的气象观测和预报能力。中心通过全流程的数据质量控制和评估系统，确保数据的准确性和实时性。在某些国际局势冲突期间，中心的数据收集和处理能力得到实际检验，证明了中心在国防和防灾减灾中的重要作用。面对海量的气象数据，国家气象信息中心建立了完善的数据处理流程和质量控制系统，确保数据的准确性和可靠性。中心通过实时质控、数据收集、质量评估等环节的紧密配合，为内部预报和外部用户提供了高质量的气象数据产品，涵盖大气、陆地、海洋、冰冻和生态等多个圈层，为气象预报、气候研究等领域提供了有力支持。 2数据驱动下的气象预报智能化 随着AI、大数据等数字技术的不断进步，中国气象预报正经历深刻的数字化与智能化转型。从分钟级到百年级的时间跨度，我国气象预报已迈入全新的智能网络预报时代，实现了从单点预报到5公里×5公里网格化预报的飞跃，这意味着对任何地点的精确气象预测成为可能。 气象预报的核心在于数字预报模式，它基于描述大气运动规律的非线性偏微分方程组。然而，这些方程组通常没有解析解，需要通过数字解法（如离散化方法）来求解。在此过程中，两个关键环节至关重要：一是解方程的方法，二是初始状态（T0时刻）的准确获取。为了得到高精度的初始状态，气象学家们采用同化方法，即融合多种观测数据以逼近真实的大气状态。 目前，中国气象局采用的全球预报模式分辨率为12.5公里×12.5公里，每天进行四次计算，每次计算需动用12000个CPU，耗时约40分钟。在预报效果上，尽管与欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的9.1天有效预报天数相比，我国的自主模式略逊一筹（8.1天），但这背后蕴含的是我国研究员数十年来对技术差距的不断赶超。要知道，有效预报天数提高一天往往需要十年左右的努力，这凸显了气象预报技术进步的艰巨性。 随着预报分辨率提高（如未来计划中的5公里×5公里模式），计算量将呈指数级增长。以 当前技术估算，新模式至少需要10万个CPU核心，且计算时间将显著增加。因此，在保证预报精度的同时优化计算效率，成为当前面临的重大挑战。 为了促进气象数据广泛应用，中国气象局通过气象数据网公开了大量气象数据，涵盖实况数据和预报数据，为21个行业和多个国家的重点项目提供了有力支持。此外，我国还建立了气象数据广播系统，与美国、欧盟的系统共同覆盖全球，特别是在共建“一带一路”国家中发挥着重要作用。这种数据共享机制不仅提升了中国气象服务的国际影响力，还促进了全球气象事业的共同发展。 3数据应用新视野：从灾害保险到气象大数据云平台 当前，数据已成为推动各行业发展的关键要素，气象数据的应用已经远远超出了传统的天气预报服务范畴，正在保险、交通、能源、农业等多个领域发挥重要作用。 在保险行业，气象数据被用于精准定损和赔付。例如，在台风等自然灾害发生后，保险公司不再单纯根据损失程度来决定赔付金额，而是根据实际的天气数据，如风速达到一定标准时自动触发赔付机制。这种方法减少了主观判断的不确定性，提高了赔付的公正度和效率。 在交通领域，尤其是航空运输，气象预报的准确性对航班安全和出行效率至关重要。我国正与民航部门合作，提升航空预报的准确性。 在能源领域，随着风能和太阳能等清洁能源兴起，气象数据对能源调度的重要性日益凸显。准确的风速和光照预报能够帮助企业更好地平衡能源供需。 此外，现代农业同样依赖气象数据。我国农业产量的预报准确率较高，这离不开强大的气象数据处理和分析能力作为支撑。 为有效管理和利用海量的气象数据，我国自2018年开始研发气象大数据云平台，2021年已实现业务化运行。该平台全面采用了互联网技术，实现了“速算一体”，即数据存储与计算的高度集成。我国摒弃传统的IBM主机、EMC存储等国外设备，转而采用国产化的分布式数据库系统，不仅降低了成本，还提升了系统的稳定性和效率。目前，该平台每天处理海量的气象数据，年访问量高达200多亿次，平均响应时间仅为0.3秒，充分展现了国产数据库在大数据处理方面的强大实力。 为确保气象业务的连续性和安全性，该平台还建立了三套独立系统，并在西安设立了备份中心。同时，通过统一的监控体系，该平台实现了对全业务、全流程、全要素的实时监控，确保气象数据的准确性和及时性。 4结语 气象数据基础设施建设是我国实现气象现代化、强化气象服务能力的重要基石。气象预报的智能化进程正以前所未有的速度推进，而数据作为其核心驱动力，正引领该领域的深刻变革。中国气象局在超算和人工智能领域的进步，不仅提升了气象预报的准确性和效率，还为全球气象科学的发展作出了贡献。未来，随着人工智能技术不断发展和应用，我们期待创造更多创新和突破。 参考文献： [1]白鲁尧,杨培宏,亢岚,等.基于物联网技术的智慧农业系统开发与实现[J].电工技术,2021,(18):19-21+23. 特别提醒：物联网专业交流群欢迎物联网行业相关的人群加入，同时群内欢迎各路社牛、大咖、前辈加入，群内除了不能发敏感内容、色情内容，以及不太建议多次发送推广内容，其他内容皆可畅聊~——交流QQ群724511126，进群的朋友请备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群！
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发表于 2025-9-14 20:10:26