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。     

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。     

SWAN2.0系统的设计与实现

强对流天气短时临近预报系统（Severe Weather Automatic Nowcasting,SWAN）是面向短时临近监测、分析、预报、预警制作等功能为一体的业务平台。SWAN2.0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）二次开发框架,采用C/S架构,服务器部署在省级,负责收集数据,运算SWAN产品;客户端部署在气象台站,实现具体的预报业务,并形成算法二次开发接口。SWAN2.0新增了三维变分风场反演、基于分雨团技术的雷达降水估测、冰雹识别等方法,实现了算法管理、产品生成、分析处理、资料检索显示、实时监控报警、预警产品制作等功能。SWAN2.0业务系统已在全国试用,在强对流天气监测、分析和短时临近预报预警中发挥了重要作用。     

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。     

短时临近天气预警集约化业务系统研究

为实现短时临近预警业务集约化智能化运行和管理,采用B/S结构模式及Web GIS技术开发了省、市、县三级一体化的短时临近天气预警集约化业务系统。该系统集天气监控、预报预警产品制作、服务分发和业务管理为一体,具有业务整体性强、集约化程度高、有一定智能化功能等特点。系统开发集成的主要关键技术包括突发天气短时临近预报概念模型的建立,预警产品的制作与订正,强对流天气区的自动识别和追踪技术等。目前该系统已投入业务运行,成为广西区、市、县三级短临监测、预报一体化平台,实现了各级台站之间气象信息的快速交流共享,达到上下级台站短时天气快速联防互动的效果,预警产品制作比旧的业务系统效率更高效,流程更规范,生成的产品内容更标准,上下级业务互动更快速。该系统推进了气象业务的集约化、智能化运行及维护,服务器布置于省局,客户端以网页方式推送、展示,用户通过浏览器就能完成天气监测及预报预警产品制作到发布的所有流程。     

MICAPS4网络平台设计与实现

针对多源、海量、实时气象数据的特点和高交互天气预报预警的业务需求,设计开发了MICAPS4网络平台,该平台包括服务器和网络前端结构,该平台可以实现网络气象数据叠加显示和交互分析等功能。该平台基于统一气象数据模型和分布式实时计算处理框架对多源海量、实时气象数据进行快速处理、计算分析、网络传输和发布,基于HTML5渲染绘制技术实现了浏览器端气象数据的标准实时渲染绘制和交互操作等。MICAPS4网络平台及基于该平台搭建的国家级、省级专业气象网络应用业务系统运行稳定,实现了海量气象数据的网络快速处理分析、高效渲染绘制、预报预警制作交互操作等功能,对建设国家级和省级气象网络应用系统具有重要意义。     

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。     

专业气象服务业务工作平台实现

根据省级专业气象服务的需求和业务工作流程的需要,设计开发了业务系统工作平台,平台针对专业气象服务产品制作数据来源的多元化,进行了资料采集的实时数据监测及分类处理,具有专业用户分类管理和用户权限相结合的统一集成的专业气象服务产品多功能制作界面,能动态生成每天专业气象服务产品制作流程,系统可对用户制作的产品进行产品预览、存储、发布和系统用户日志管理等操作,实现了集数据信息采集处理、产品加工制作、产品分类发布、业务功能管理等功能的省级专业气象服务业务工作平台.     

广西海洋气象预报预警服务系统的设计研发

为满足省、市、县三级台站海洋气象预报服务需求,基于WebGis网络技术研发了广西海洋气象预报预警服务系统,系统具有功能丰富、综合信息量大、高度集约化、便于维护管理等特点,主要功能包括海洋灾害性天气监测、台风监测预报、海洋精细化预报制作、海洋综合预报产品展示、数值产品浏览、预报质量检验等,对海洋气象服务所需的信息资源和预报业务流程进行了充分整合,对提高广西海洋气象服务水平有重大促进作用。     

基于IDEA数据平台的海珠城市生态气象综合系统建设

广东省气象探测数据中心提供的历史一体化数据访问平台(IDEA)高度整合了海量气象数据,通过3种标准的数据访问接口向省、市、县级气象部门提供气象类数据支撑。基于IDEA数据访问平台,开发了面向区县级、具有特色业务功能的海珠城市生态气象综合业务显示系统(H_VIEW),该系统采用WEBGIS、动态切图和单页面显示技术,实现了省、市、区的气象观测、数值预报与指导产品、GIS多图层信息的自由组合,重点设计与实现了海珠区的生态气象观测、城市气象服务、街道预报检验和实况预警提醒等特色功能。     

MICAPS4预报业务系统建设进展与未来发展

以精细化预报为标志的现代天气预报业务对高时空分辨率气象数据的应用提出了更高的需求,而传统的预报分析制作系统MICAPS3（Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System Version 3）无法满足符合大数据特征的实时预报相关的数据应用。同时,模式预报和集合预报应用已在各专业预报领域中发挥越来越重要的作用,网格预报产品正在涵盖全部的预报业务流程,而MICAPS3无法提供便捷高效的支撑。为解决上述问题,国家气象中心启动了MICAPS4建设,一方面建立了基于大数据的气象实时预报应用技术体系,解决了气象大数据处理、存储、分析和显示效率的关键技术难题;另一方面搭建了多个满足不同复杂预报业务需求的专业化版本。MICAPS4将信息化技术与预报技术、预报业务流程紧密结合,解决了现代化预报方法的平台化集成应用与精细化预报制作的关键技术难题,基于MICAPS4基础框架的多个专业版在中央气象台和部分省级气象台进行业务化应用推广。基于CIMISS（China Integrated Meteorological Information Sharing System）-MICAPS4的海量数据存储环境,极大减轻了系统部署和本地化工作量,显著提升了数据解析及数据存储访问效率。     

华南台风业务系统

华南台风业务系统是根据近期台站计算机装备情况和业务、服务工作的需要而设计的微机应用系统，有区域中心和地（市）气象台二种应用版本，内容包括台风资料管理，预报服务分发，演示及值班流程等子系统。系统的运行可简化台风预报过程，减少手工操作，提高台风业务工作效率。     

沈阳区域气象中心中尺度数值预报业务系统的改进与拓展

介绍了改进后的沈阳区域气象中心中尺度数值预报业务系统的产品和运行情况。沈阳区域气象中心中尺度数值预报业务系统于1997年投入业务运行，目前已从最初的仅提供降水预报产品，发展到能提供降水预报、热带气旋路径预报、空气污染气象条件预报、人工增雨服务指导产品和城市环境气象业务预报所需的基本气象要素预报等多种业务所需的预报产品。业务系统每日两次自动运行，预报产品直接进入MICAPS、Vis5d、Grads绘图系统，进行图形显示，并直接进入区域气象中心局域网上的中尺度数值预报网页。目前，本系统的预报产品已经成为预报员每日必看的参考工具，经沈阳中心气象台评定，2002年汛期对辽宁省降水预报准确率已超过日本东亚模式。     

新型台风海洋网络气象信息系统的设计与实现

该文将时空数据模型的概念引入台风海洋网络气象信息系统,旨在构建一个多源、异构气象服务产品与数据按照统一的时空数据模型进行组织、集成和融合,并在互联网上实时展现的信息系统平台。介绍了该系统的设计思路和技术框架,同时分析了该系统中引入时空数据模型的技术难点和关键技术,重点展示了系统构建成型后能实现的主要功能,包括台风路径信息与卫星云图、天气形势场等多种气象信息的叠加显示;多功能历史台风路径信息查询;台风实况路径信息与城市风雨监测实况、卫星云图、雷达图的同步动画显示;气象灾害预警信息、气象资讯、城市天气实况及预报等内容的集成发布等。该研究成果已在中国天气台风网（typhoon.weather.com.cn）得到实际应用。     

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。     

中央气象台台风预报业务的发展及思考

随着数值预报技术和综合探测体系的不断进步和完善,近十几年来中央气象台的台风业务预报取得了较显著的进展,特别是台风路径业务预报水平进展显著,基本达到了国际先进水平,但是在台风强度和风雨影响的预报及台风风险评估方面进展相对较慢。本文从我国台风灾害影响的严重性和中央气象台台风预报的重要性、中央气象台台风预报的发展历程、中央气象台台风预报员的作用、台风业务中重大科学问题的提出和解决途径、重大台风科研项目对中央气象台台风业务的促进和指导等几方面进行了回顾和分析,并提出了未来提高台风业务预报能力的有效途径。     

GRAPES业务化应用

GRAPES_meso系统已在国家气象中心、上海台风研究所、广州热带海洋气象研究所进行了初步的业务化应用试验,经历了夏季台风暴雨预报应用试验,显示了TGRAPES_meso系统的一定模拟能力和应用前景,同时也发现了系统中有待改进的问题,为进一步完善提高系统的性能提供了很好的参考和具体思路。与此同时,全国已有近50家单位与数值预报研究中心签订了 GRAPES应用试验合同,这些单位涉及气象、民航、大专院校、科研院所及军队单位等。     

基于C#技术的气象资料分析与服务产品制作软件设计与实现

对气象资料分析制作软件设计开发过程中主要采用的技术和程序编制过程中遇到的一些问题进行了介绍。该软件根据使用简便快捷、稳定可靠、易于维护的设计原则采用插件技术进行开发,可以支持多种MICAPS格式文件的单独显示和叠加显示,实现了自动气象站资料的显示和自动语音文本报警功能、预报结果自动入库并根据需要后台自动生成带有标注的Word、Excel格式不同内容文档功能,可使预报员节省时间和精力。     

IAP's Solar-Powered Unmanned Surface Vehicle Actively Passes through the Center of typhoon Sinlaku(2020)

The solar-powered marine unmanned surface vehicle(USV) developed by the USV team of the Institute of Atmospheric Physics is a rugged, long-duration, and autonomous navigation vessel designed for the collection of longrange, continuous, real-time, meteorological and oceanographic measurements, especially under extreme sea conditions(sea state 6–7). These solar-powered USVs completed a long-term continuous navigation observation test over 26 days.During this time, they coordinated double-USV observations and actively navigated into the path of Typhoon Sinlaku(2020) before collecting data very close to its center during the 2020 USV South China Sea Typhoon Observation Experiment. Detailed high temporal resolution(1 min) real-time observations collected by the USV on the typhoon were used for operational typhoon forecasting and warning for the first time. As a mobile meteorological and oceanographic observation station capable of reliable, automated deployment, data collection, and transmission, such solar-powered USVs can replace traditional observation platforms to provide valuable real-time data for research, forecasting, and early warnings for potential marine meteorological disasters.     

积温效应在电力日峰谷负荷中的应用及检验

从电力气象服务需求出发,利用2001—2010年5—9月河北省南电网逐日电力日峰负荷、日谷负荷与对应时间的气象资料,探讨晴热天气和闷热天气对电力日峰负荷、日谷负荷的影响特征。分析发现持续3 d以上的闷热天气相对晴热天气使电力日峰负荷、日谷负荷增长更显著;日最高气温32℃是引起河北省南电网日峰负荷增长的初始气温敏感点,35℃为强气温敏感点,38℃为极强气温敏感点,日最低气温25℃为引起日谷负荷增加的敏感气温临界点;建立了引入积温热累积效应的日峰负荷、日谷负荷多元回归气象预测模型,经2011—2013年应用检验,日峰负荷、日谷负荷预测平均相对误差分别为4.8%和3.5%,提高了预测准确率,对电力调度具有参考价值。