智能网络预报业务发展前景下预报员作用的思考

利用MICAPS常规数据,陕西现代气象一体化智能网格预报平台预报检验数据,以及陕西天气业务实时评估平台预报评分数据,选取2017年1—6月省级预报员综合主观预报结果与智能网格平台的多模式集成结果进行对比分析,同时选取2017年8月11—14日在西安周边发生的一次分散性强对流天气的预报服务作为个案分析,研究在智能预报发展前景下,预报员在预报业务体系中的位置与作用。研究结果表明,智能预报体系中预报员的作用是不可取代的,但是,预报员的职能将根据气象业务现代化的推进实现角色的转变,常规精细化预报产品将越来越不需要预报员的人工干预,预报员需要更加快速准确地进行灾害性天气的精细化订正,制作针对性服务产品,深入研究灾害性天气的机理,总结预报经验,改进数值预报模型的算法,为提高人工智能的效果提出建议和方法;对预报员的评价体系应该从预报准确率评分转变为灾害性天气订正技巧评分,以订正技巧来衡量一个预报员的业务水平。     

海量气象数据计算处理及可视化在决策气象服务移动平台上的应用

针对高效智能的决策气象服务需求及海量气象数据在移动端应用瓶颈,国家气象中心气象大数据处理及网络应用团队设计研发了中央气象台决策气象服务移动平台,本文介绍了该平台服务器和移动终端总体结构,及其在气象实况监测、基于位置服务的精细化网格预报、预报预警、决策服务产品快速推送、灾害性天气智能提醒等方面的功能特点,并通过分布式实时计算处理框架、HTML5和移动GIS等关键技术实现了对海量气象数据高效处理计算、移动网络传输、网络服务、移动端实时渲染和交互操作等。该平台在国家、省级决策气象服务业务应用中运行稳定,在台风登陆、暴雨灾害、重大活动等气象服务保障中发挥了重要作用,为决策气象服务人员提供了基于位置服务的气象实况、预报预警、决策服务产品推送、灾害性天气智能提醒等综合服务功能,对建设智慧型气象服务系统具有重要意义。     

面向预报员的精细化数值预报产品应用培训需求研究

伴随高分辨率数值预报、集合预报和人工智能等关键技术的发展,现代气象预报业务已进入精细化、无缝隙、数字化的智能网格预报时代。为提升广大预报员对数值预报的应用水平,提高预报服务综合效果,从精细化网格预报业务发展对预报员能力素养的新要求和预报员能力现状两方面开展数值预报应用的培训需求研究。结果显示,预报员在综合运用多源资料提升精细化数值预报应用水平方面具有迫切培训需求,在培训数值预报技术进展、产品特点、应用方法的基础上,培训需求呈现出向研究型业务和针对性服务发展的趋势。从数值预报应用培训的内容来看,最大培训需求集中在数值预报新技术原理、产品精细化评估和订正、多源资料综合应用策略三个方面。对预报员分层次进行分析,显示新预报员需求较广泛,相对侧重数值预报基础应用,骨干预报员侧重预报产品评估和订正方法等实用技术,首席预报员相对侧重研究性。最后对开发面向预报员的分层分类数值预报应用培训课程提出了建议,为教学策划和课程设计提供参考。     

基于MICAPS4的智能网格预报平台设计与实现

随着我国智能网格预报业务的开展,海量高分辨率客观数据需要便捷的分析显示及产品制作平台高效处理。该文基于MICAPS4（Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System Version 4.0,人机交互气象信息处理和天气预报制作系统）设计并实现智能网格预报平台,采用MVVM（模型-视图-视图模型,model-view-viewmodel）设计模式,实现业务逻辑与视图的分离,通过对各子功能模块的划分,降低模块之间的耦合度,具有良好的可扩展性。平台实现了高分辨率网格预报数据的显示分析和产品输出,开发了基于等值线、网格、关键点等智能化预报制作工具,集成了降水时间拆分、温度极值订正等客观预报方法,开发了降水、温度、相对湿度等要素一致性处理方法,可有效帮助预报员提高工作效率,同时能够确保产品之间的一致性。平台继承MICAPS4的微内核组件服务、高性能渲染引擎和开放式插件扩展管理等优良特性,实现面向智能网格预报的业务编排、智能编辑和算法集成。目前,该平台已经实现业务应用,为全国智能网格预报业务提供重要支撑。     

北京智能网格温度客观预报方法(BJTM)及预报效果检验

基于欧洲中心中期天气预报(ECMWF)精细化数值预报模式产品资料,采用一元线性回归以及克里金插值,发展了北京地区智能网格温度客观预报方法(Beijing intelligent grid temperature objective prediction method,BJTM),并对2017年1—12月北京地区55个考核站进行检验。结果表明,BJTM对ECMWF细网格模式的温度预报订正能力有显著提升,日最高、最低气温预报准确率分别提高25.4%和11.2%。2018年1—6月的业务运行结果也表明BJTM预报产品的预报结果优于同期ECMWF模式、中央台指导预报及预报员主观预报产品。BJTM可以有效提升北京地区温度预报的精细化能力和水平,有较好的业务应用价值。     

浙江省新一代海洋气象业务平台设计和开发应用

浙江省新一代海洋气象业务平台是面向全省预报员开发的海洋气象精细化预报产品显示分析制作平台。该平台基于Silverlight和SQL数据库技术框架,采用模块化、组件化设计方法,结合国家局下发的海洋气象产品和省台海洋气象精细化客观预报产品设计开发。平台集数据采集、精细分析、格点订正、预报制作、快速发布、产品展示、工作记录等功能于一体。目前已作为浙江省气象台台风和海洋气象预报业务的主要平台投入使用。     

咸阳地区大风天气特征及智能网格大风预报订正

利用2014—2019年咸阳地区13个地面气象观测自动站风场数据、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、西安探空资料及多普勒雷达产品、陕西智能网格逐小时格点化预报风场产品,对2014—2019年发生在咸阳地区的大风天气过程进行统计及分型处理,对比2017—2019年大风过程中陕西智能网格预报风场产品与实况风场差异,提炼出基于陕西智能网格预报风场产品的订正指标,利用2020年大风个例进行检验评估来验证订正指标的可靠性。结果表明：发生在咸阳地区的大风分为系统性大风和雷雨大风,其中系统性大风包括高压后部偏东大风和冷锋后部偏北大风,雷雨大风分为高空冷槽型、西风槽型、副高影响型、冷涡后部型以及低涡型;陕西智能网格预报可提前72 h准确预报出2类系统性大风天气过程,提前12 h预报的平均风速最大值与实况最大风速之间差值最小,可参考该预报时次的结果增加4 m/s进行订正,检验得到6级以上风速预报准确率提高约1831%左右;对于雷雨大风,最大小时增幅在2 m/s以上对雷雨大风的发生时段预报有一定的指示意义,结合25百分位的实况极大风速阈值、陕西智能网格预报极大风速阈值,与各个环境参量和雷达产品参数进行概率匹配,订正预报可在一定程度上提高此类大风极大风速预报准确率。     

陕西省短时临近智能预报服务系统简介

陕西短时临近智能预报服务系统(简称NIFS短临系统)是一套集实况监测、智能报警、预警发布、人机交互和上下联动为一体的多功能预警业务系统。主要面向省、市、县三级气象部门的一线业务人员,通过与陕西省气象智能网格预报一体化平台、SWAN系统、国家突发事件预警信息发布系统等集约衔接,实现对省、市、县突发气象灾害临近预警服务的及时有效支撑。NIFS短临系统首创性研发了陕西0～2 h分钟降水预报、对流天气分类识别、暴雨客观预警等产品,通过报警信息自动推送、预报指导客观定量、上下在线互动留痕等方式,帮助各级气象台加快改进现有短时临近预报业务流程体系,并为决策部门改进和完善陕西现行短临预报业务制度提供一定帮助。本文介绍NIFS短临系统主要功能及部分关键技术,包括天气实况监测、智能报警、强对流天气预报制作、人机交互订正、预报检验评估、智能管理等系统功能与暴雨预警信号智能报警关键技术,为其他省份气象部门研究开发本地短临业务系统提供参考。     

智慧港口气象服务系统建设——以天津港为例

灾害性天气会给港口航道通行、港口作业和港区货物的存储转运等带来安全隐患和经济损失,提升港口精细化预报服务水平对保障港口安全以及发展港口经济有重要意义。以天津港为例,结合港口对气象服务需求,探讨构建集灾害性天气实况分析与报警、数据计算处理与存储、服务产品自动制作与订正、数据服务、产品发布等功能于一体的气象服务系统,为智慧港口气象服务系统建设提供思路。     

主客观融合定量降水预报方法及平台实现

随着天气预报业务现代化的发展,预报员面临气象数据爆发增长、服务前端需求不断提高以及客观预报技术广泛应用带来的挑战。传统以手工绘制降水落区为主的定量降水预报(QPF)技术流程已经不能帮助预报员在更高层面体现附加值。为支撑预报员在QPF流程中的核心作用,设计和开发了主客观融合QPF平台。该平台从海量预报数据选取、多源QPF集成、QPF调整和订正、格点化处理和服务产品制作五个方面帮助预报员控制数字化预报全流程。发展了多项关键技术支持平台的智能化,包括多模式QPF数据集构建技术、多模式QPF集成技术、QPF预报场调整和订正技术以及格点场后处理技术。基于MICAPS4系统,实现了主客观融合QPF平台的主要功能,发布了"QPF Master Blender 1.0"版本,并在2017年5月投入业务应用,取得良好反馈和效果。最后,对平台的未来发展进行了展望,包括发展数值模式检验评估工具支持预报员做出最优判断,研究多尺度模式信息的融合技术等。     

基于Silverlight的气象信息查询系统设计与应用

为减轻基层气象台站服务人员在气象数据统计分析方面的工作量,提高天气监测和预报服务核心能力,研究开发了基于B/S结构,通过具有RIA(Rich Internet Applications,富网络应用)特性的Silverlight框架,采用WebGIS技术的昆明市气象信息查询系统。系统实现了对预报服务所需实时地面观测数据、精细化预报产品和多普勒雷达回波产品等进行统计查询以及地理信息可视化显示。应用实践表明,系统在天气实况监测、临近预报与灾害性天气预警业务中为气象服务人员提供了直观的气象信息网络平台,为预报服务提供了科学、高效的技术支持。     

陕西现代气象一体化格点预报平台简介

为了满足社会精细化预报服务需求,提升陕西气象预报预测精细化水平和准确率,开发设计了陕西现代气象一体化格点预报平台。平台由格点预报基础数据环境,智能编辑系统、智能解析应用系统、预报效果评估系统、气象监测分析系统、综合总控系统等五个子系统及系统配置、系统帮助两个模块组成,为省市县三级业务单位开展精细化预报提供重要支撑。     

智能网格预报时空协调一致关键技术研发

自2016年起,我国大力推进气象业务向"智能化、无缝隙、精准化"发展。2017年宁夏积极推进智能网格预报业务体系建设,在网格预报智能订正、主客观融合订正、格点/站点/落区一体化、灾害天气智能识别等方面开展了一些尝试,取得了一定的成果,目前各项成果均引入到宁夏智能化天气预报业务平台中。其中一项关键技术,是智能网格预报的时空协调一致技术。该项技术在主客观融合订正、格点/站点/落区一体化中发挥了重要作用。本文重点针对这一关键技术的设计思路和实现方法进行介绍、讨论。     

基于CIMISS全国精细化格点预报业务数据环境系统设计与实现

随着精细化预报业务不断发展,迫切需要建立支撑国省网格预报实时同步、协同一致的全国精细化格点预报业务数据环境。本文分析了精细化预报业务的特点,阐述了基于全国综合气象信息共享平台(CIMISS)的精细化格点业务数据环境的系统架构、数据流程、核心功能及相关技术实现。业务运行结果表明,数据环境实现了国省间格点预报实时同步和共享,有效支撑了预报产品的及时订正和发布,保证了国省格点预报一致性。     

山东省气象业务一体化平台设计与实现

山东省气象业务一体化平台（简称“一体化平台”）,是在气象业务系统集约化、自动化、智能化的建设要求下,为满足山东气象现代业务发展要求,解决山东气象业务运行中的诸多关键问题,利用互联网技术,面向山东全省天气预报业务设计研发的高度集约化的智能业务平台。一体化平台实现了基于内网 WebGIS 的气象数据渲染,基于 CIMISS、Oracle、Redis的三级数据库架构,基于 FTP、SMTP、传真服务器、阿里短信等技术的一键式发布引擎,基于 WebOffice的智能网格预报定制化气象服务,建立了山东短时和临近预报业务体系,融合了山东省气象部门近年来的多项科研成果。在此基础上实现了实况监测、短时临近预报、山洪预警、网格预报、产品制作发布、预报共享、预报检验和业务管理等功能。一体化平台支撑了 “省—市—县” 三级台站的天气预报业务和重大活动气象保障服务,提升了监测分析、短时和临近预警、决策服务能力。     

国家级天气预报检验分析系统建设与应用

为了适应精细化预报和业务管理的发展需求,国家气象中心建设开发了基于Web的国家级天气预报检验分析系统。系统分为预报检验、检验文件解析处理、检验数据查询分析与检验平台管理4个功能模块,关键技术包括标准化的数据管理、开放式的算法模块管理与调度和检验数据的可视化分析。系统建立了规范高效的检验业务数据流程,兼容处理预报分析制作系统（MICAPS）数据、GRIB2数据、城镇报数据、自动气象站数据等其他专业气象数据,涵盖了国家级省级智能网格预报、全国城镇天气预报、定量降水预报、大城市空气质量预报等数十项检验业务产品,给出了空间分布、柱状图及数据表格等展现形式。系统为全国各级预报员、模式开发人员和管理人员提供预报检验反馈信息,为各省以及国家级预报业务考核提供了信息支撑;同时系统提供逐旬、月、年度的智能网格预报以及城镇天气预报的检验结果对比,有力支撑了智能网格预报产品业务研发和业务试验。     

昌吉州主客观温度预报检验及业务应用

该文对2013年昌吉州区域3种主客观温度预报产品进行质量检验,预报时效24 h、48 h、72 h;对温度预报误差≤2℃的百分率(准确率)、平均绝对误差、均方根误差统计检验。对预报员和模式预报产品的质量、技巧评分进行对比分析。结果表明:预报员的24 h预报质量略优于模式的预报质量。48~72 h最高温度预报质量,EC细网格预报最好。分析主客观预报质量的月变化和站点变化,为业务工作中的参考权重提供依据。提出了选取最优订正值订正客观预报系统偏差的方法(预估若干订正值,分别计算每个订正值在一段时间内的平均绝对误差和准确率,选取其中平均绝对误差最小且准确率最高的订正值),并通过制作相应软件投入业务运用。     

长江上游流域数值预报产品误差分析与订正系统的设计与实现

为满足长江上游流域梯级水利枢纽的运行生产对精细化气象服务的需求,设计研发了长江上游流域数值预报产品误差分析与订正系统。该系统实现了长江上游流域内T639、欧洲、日本等数值模式预报产品及实况的实时收集处理和误差统计对比分析,提供了降水和数值预报天气形势场的自动客观订正产品,同时通过图形化界面的预报产品主观订正平台,实现了长江上游降水预报产品的制作输出以及各类误差分析数据的统计查询、对比显示,为综合有效的利用多种预报产品开展流域高质量、精细化的预报业务提供了支撑。该系统已在三峡梯调通信中心投入业务运行,运行情况表明该系统运行稳定、操作方便,具有较好的订正效果,在流域强降水天气过程的预报服务中发挥了重要作用。     

基于WebGIS的实况网格产品应用分析平台及关键技术

实况网格产品是智能网格预报业务重要数据源。为满足气象业务及气象服务对实况网格产品的服务需求,在实时收集和处理各种实况网格产品基础上,采用JavaScript、HTML、CSS等web技术,构建了基于WebGIS的实况网格产品应用分析平台。采用Leaflet、Canvas等技术搭建了基于HTML5的WebGIS框架,实现了各种实况网格产品叠加地理信息统一展示。通过格点与站点观测数据的对比分析,提供产品的实时数据质量评估分析。基于网格格点,实现任意区域、不同要素等级的格点面积及面积比例等定量指标的统计分析。平台自投入业务应用以来,为各级业务应用和精细化气象服务提供了数据支撑。平台基于全国统一的数据环境和参数配置方式,具有很强的应用推广价值。     

江苏现代气象业务体系建设现状调研报告

通过对调研资料的分析发现,江苏现代气象业务体系建设在“十五”期间得到了长足的发展,但与快速增长的气象服务社会需求相距甚远,要进一步加强气象防灾减灾的能力建设,重点开展灾害性天气的临近预报和精细化预报方法研究,进一步提高短、中、长期天气预报的准确率和气候预测水平,建立专门的服务产品制作人员队伍,提高服务产品的针对性,通过建立现代气象业务体系提升气象服务能力,为构建和谐江苏做出应有的贡献。