“两级云架构”在气象信息化时代的应用研究

吴昊

摘 要：积极推进气象事业高质量发展，共同致力“气候与水”的动态平衡，芜湖市气象局一直以来积极助力美好安徽建设。在全球科技创新趋势的推动下，气象科学也在飞速发展，全面推进气象信息化建设，加强技术创新平台服务迫在眉睫。本调研报告从加快现代信息技术与气象观测深度融合应用入手，提出“两级云架构”理念，从而确保能够组建出一个智慧型的气象观测体系，使该体系具有较高的自我适应性、自我创新性、自我选择性、自我分析性、自我判断性、自我感知性。推进气象观测现代化，引领气象观测技术新发展。鉴于气象行业对数据处理、分析能力的需求，建议通过技术合作和经验借鉴，利用开放式云架构解决方案，面向社会实现气象行业的跨界服务。同时本调研报告在气象专业人员的聘用条件和业务培训导向上提出了编程能力、气象算法和通用数据科学算法的必要性。

关键词：气象信息化;两级云架构;智慧气象;云计算

进入新时代，人民美好生活的气象需求正转向个性化、专业化、精准化，转向生活性、生产性、生态性，呼唤更加智慧的公共气象服务;全面建成社会主义现代化强国，要打好防范化解重大风险、精准脱贫、污染防治等攻坚战，呼唤更加智慧的气象保障;构建人类命运共同体，联手抵御全球变暖背景下日益加大的极端天气、气候和水灾害风险，维护各国共同利益，呼唤更加智慧的风险管理支撑。

放眼全球，信息技术在气象领域的广泛应用，正推动气象科学与技术更紧密交融、气象业务与服务交互性更强，“智慧”正引领着各国气象事业的创新方向。对于气象学而言，是一种现代化社会发展过程中出现的学科，主要研究的主体目标是大气，从定量角度和定性角度出发，对大气的具体特征进行充分说明。也是一门和生产、生活密切相关的涉及许多学科的应用科学。随着人民对美好生活需求的日益增长，气象业务领域应该更加宽广，气象服务的要求也应该越来越高。当下，随着信息技术的快速发展，基于互联网的信息交换与获取成为接收各类气象信息的主要途径。那么气象部门是如何采集，处理气象数据，最终实现对人类生存环境未来状态的预报和预估的呢？在气象业务的运行中，他们又如何应用数据理念和算法研究获取处理和分析决策呢？国家提出的气象现代化的目标具体是什么，人工智能，气象核心算法等现代技术是如何朝着覆盖更广的方向发展的呢？本调研报告将从气象部门的基本职责出发，了解气象事业在信息化时代的新作为，最后提出气象部门应把握全球科技创新趋势，互联互通，加快技术发展体系升级，将现代信息技术与气象观测深度融合应用，促进气象科学技术的进步和气象业务的新发展。

一、气象部门职责

中国气象局简称为CMA，英文译名为“China Meteorological Administration”，它的前身是中央军委气象局，成立于1949年12月。芜湖市气象局也一直积极推进气象事业高质量发展，助力现代化五大发展美好安徽建设。其主要职责有：负责本行政区域内气象事业发展规划、规划的制定及气象业务建设的组织实施;对本行政区域内的气象活动进行指导、监督和行业管理;管理本行政区域内公众气象预报，灾害性天气警报以及农业气象预报，城市环境气象预报，火险气象等级预报等专业气象预报的发布;管理本行政区域人工影响天气工作，指导和组织人工影响天气作业;组织管理雷电灾害防御工作，会同有关部门指导对可能遭受袭击的建筑物、构筑物和其他设施安装的雷电灾害防护装置的检测工作;负责全市气象信息网络系统管理和维护保障工作;负责在上级业务技术指导下，开展本市观测数据质量控制、检验评估和产品加工制作业务;负责社会、行业观测数据收集、共享工作;负责综合观测站网运行评估和日常业务技术管理工作;承担本站气象探测环境实时监控和报告工作等。以上我们可以看到中国的气象事业是科技型、基础性社会公益事业，坚持“以人为本，无微不至、无所不在”的服务宗旨，始终将气象服务工作具有的公共性和安全性作为发展理念，并且严格遵循，从而利用气象探测中心给大家提供免费的公共气象服务和气象灾害防御技术。

二、致力“气候与水”的动态平衡

那么我们地处的芜湖市具有什么样的气候特征，它的气候资源和水资源特点又是如何呢？经过调研，我们了解到芜湖属于典型的东亚季风气候区，地处南北气候过渡带，主要气候特点是四季分明，气候温和，雨量适中、雨热同季。因此如何保护好降水资源，加强雨水资源的循环利用，改善自然生态环境，保护芜湖宜人宜居的气候养生资源已成为全体市民和全社会的重点关注和共同话题。

在調研中我们了解到在应对气候变化和开发利用气候资源方面，我们的气象部门一直都在有序地开展各项工作，保护本地丰富优越的立体气候和山清水秀的气象景观资源。围绕本地经济建设的需要和社会发展的需求，气象部门还多次科学组织实施人工影响天气作业，在农业生产、空气质量改善、森林安全、生态修复、重大活动保障等方面作出了积极贡献。以2019年为例，全年共通过实施飞机人工增雨/探测飞行等方式，人工增雨影响面积约13.9万平方千米，累计增雨量约17.39亿吨。特别是去年我省发生近40年最严重伏秋旱，全省气象部门人工增雨工作人员坚守作业一线，累计持续66天开展抗旱和森林防火灭火立体人工增雨作业，增加降水约8.65亿吨。在调研中，我们深刻地认识到对于降水资源的利用，除了开源还要节流，要以更协调、更可持续的方式管理气候和水资源，加强雨水资源的循环利用，改善自然生态环境。同时，还要加强社会宣传，增强广大市民的节约用水意识。

三、信息科学发展下的气象科学

在我国现代化社会科学技术水平和能力不断提升的环境下，气象观测仪器无论在探索发明、探测技术方面，还是通信设备、计算供给方面，都发生了翻天覆地的变化，整体水平呈现出前所未有的高度。使人类不断加深了对大气积极性积极探索的欲望。特别是在气象应用领域对现代科学技术成果的不断转化与应用的背景下，进一步促进我国气象科学朝着全新的方向发展。比如，在电子技术的不断应用下，使我国大气探测工作具有的系统化、遥感化、自动化水平越来越高，气象工作人员通过对天气雷达设备的充分应用，能够对强烈风暴的移动轨迹和变化发展进行实时监控和精准追踪。在对气象情况进行预报的过程中，通过对电子计算机的全面应用，能够有效实现数值预报，使天气预报工作逐渐朝着定量化、客观化的方向发展。气象卫星的出现和应用，为我国气象部门监测海洋地区、高原地区、沙漠地区提供了帮助，有效填补了这些地区气象资料的空白。我国对大气的研究在空间技术不断发展和强化的环境下，已经逐渐朝着宇宙研究的方向迈进，使人们能够通过外层空间，对大气进行观测，将大气整体状态一收眼底。但我们不能故步自封，停滞不前。特别是在我国信息技术发展水平不断提升的环境下，整个世界正在经历着新技术革命，由于新技术革命主要以海洋技术、新能源技术、新材料技术、微电子技术为主要标志，因此，必然会使我国气象科学在新技术革命的推动下，呈现出飞速发展的状态。尤其在当下，随着信息科学的发展，世界正面临以微电子技术、新材料、新能源及海洋技术为主要标志的新技术革命，这必将会促进气象科学的飞速发展。越来越多的关键信息转化为数字形式，气象行业对数据处理、分析的能力也产生了新的需求，因此笔者认为气象行业应在信息化发展的领域做到不断探索和突破，加强对智慧气象技术的充分利用，结合智能技术、大数据技术、移动互联技术、物联网技术、云计算技术等现代化新技术，通过不断探索与创新以及气象科学技术的辅助，建立一个具有较高完善性和科学性的气象系统。在此基础上，采取多元化的措施，提高气象系统具有的总能能力，从而使我国气象系统相关管理、服务、业务工作的开展具有更高的智慧特征。