构建精准化智能化预报服务体系的深圳实践和展望

总结了深圳市气象局建立精准化智能化预报服务业务的三个重点阶段,系统论述了深圳模式的特点,深入剖析了体系的四大创新点:技术创新是引领精准智能化预报业务体系发展的不竭动力、"互联网+"气象服务模式成为大城市精细化预报服务标杆、预警信息全覆盖与高效精准靶向发布、打造气象灾害预警四级协同化防灾新机制。立足服务国际化城市发展,以构建以大数据为基础的深圳大城市预报服务业务体系为出发点,文章最后对体系未来发展提出总体设计:打造涵盖业务全链条的全面感知系统、构建基于大数据的多维度多类型的数据管理框架、发展基于大数据的智能预报大脑、发展基于影响的灾害预报和风险预警、构建一体化智能化的综合预报业务管理平台、形成基于影响的陆海一体化气象灾害预警预报服务体系。     

基于GIS的雷电灾害监测预警与数据处理系统

针对雷电灾害涉及的关键问题,基于ArcEngine开发平台,结合大型网络数据库sqlServer2005与空间数据库模型GeoIataBase,设计了具有3层逻辑结构的系统构架方案,构建了基于GIS的雷电监测预警与数据处理系统。该系统有效地将各种雷电数据与GIS平台进行无缝对接,并整合雷电预测模式,实现各种雷电数据基于GIS的实时监测处理与预测预警以及高效组织、存储与管理,满足各种雷电信息查询处理分析的需求;为气象部门对雷电灾害天气的监测、预报预警以及各种数据基于地理信息的处理分析等提供了有效的可视化平台,同时也为GIS与气象专业领域的结合进行了有益的探索。     

基于Web-GIS的市县级农业气象业务服务系统研究

加强市县级农业气象业务信息化与自动化建设,可有效提升直通式农业气象服务水平。本文面向基层气象为农服务需求,依托省级农业气象业务服务平台,构建基于Web-GIS市县级农业气象业务服务系统。系统首先应用ArcSDE技术,将省级农业气象业务服务平台输出的农业气象监测、灾害诊断和利弊影响分析等数据产品,转换为空间数据库;采用ArcGIS Server for Flex API开发技术,在浏览器端实现对农业气象数据产品的空间分析。通过拓展省级农业气象周年服务方案、农业气象指标库及农业气象灾害防御对策等知识库,构建农业气象知识库在线维护与服务平台。并基于Internet平台,为县级气象为农服务人员,提供基础数据统计分析及省、市、县三级农业气象业务服务产品共享等功能。系统基于B/S结构,便于推广应用,可为基层直通式农业气象服务提供重要技术支撑。     

基于MVC架构新媒体公众气象服务技术研究

基于MVC框架的新媒体平台开发,已经成为现代J2EE开发中一种常用模式。为深入开展气象新媒体公众服务产品研发和平台应用,通过“模型视图控制器”设计典范,设计支撑新媒体公众气象服务的MVC架构,实现气象服务产品从采集到加工处理再到终端显示等功能,使其具备简约化、规范化、开放性、高效性和可扩展性等优点,便于与外围系统实现数据的交互、共享和内部功能模块间的数据交互。通过基于MVC架构新媒体公众气象服务技术研究,为气象新媒体平台提供拓展接口和技术支撑,使其可与水文、环境、农业、交通等多部门数据共享,利用这些部门的监测数据,结合气象观测数据、GIS数据等,实现气象资料自动采集分析、智能产品制作分发、精细化预报服务、实况监测预警、灾害天气分析处理等功能,为公众提供精细化气象服务、气象为农服务、水情信息服务、地质灾害预警、灾害天气预报预警等多种气象服务产品。     

中国高速公路交通气象灾害风险预警业务系统设计与应用

针对中国高速公路交通气象灾害风险预警业务需求,以基于影响的预报预警服务技术为指导,综合考虑高速公路致灾因子危险性、孕灾环境暴露度、承灾体脆弱性和防灾减灾能力因子,构建交通气象灾害风险预警模型。在此基础上,采用C/S体系架构,综合运用多源数据接入与可视化、基于GIS技术的产品自动加工制作方法等技术,研发高速公路交通气象灾害风险预警业务系统。系统具备气象实况监测告警、灾害预警分析、产品自动加工制作、人机交互订正、服务产品交互制作、数据接入与综合显示、地图管理与操作等功能。系统在交通气象服务业务使用过程中,突显出较好的业务应用能力与发展前景。     

地市级气象灾害预警发布系统

随着极端天气气候事件频发,气象灾害及其次生灾害发生的几率也越来越大,气象灾害的及时预警发布在服务过程中显得尤为重要。以地市级气象灾害预警发布系统为例,从基于卫星资料云顶亮温反演模式的灾害预警、自动站数据监测自动报警、预警信息发布方式等方面阐述了系统的建设使用情况。     

气象灾害灾情共享系统的设计与实现

气象灾害灾情共享系统设计用于实时、历史气象灾害灾情数据的收集、上报、传输、处理、应用和管理。系统分为采集传输、数据逻辑和应用服务3层,由灾情直报客户端、数据传输分系统、灾情预处理和入库分系统、气象灾害灾情收集、整理、分析和评估网站、气象灾害灾情综合数据库组成。重点介绍构建气象灾害灾情系统的灾情数据规范化收集、质量控制和空间化分析等关键技术。在国家级气象部门的业务应用表明,系统实现了干旱、暴雨、台风、高温、低温等气象灾害灾情收集、处理、分析和共享,能够满足灾害性天气预报和服务需求,并对各级气象部门构建气象灾害灾情共享系统具有指导意义。     

公路交通气象观测站监控系统的设计与实现

设计了一种新型高效的公路交通气象观测站监控系统.该系统主要包含两个方面的内容,一是采用多线程编程技术设计开发实时气象报文数据入库程序,二是对开源ZedGraph制图控件的修改和重新封装使用,并以Oracle10g大型数据库作为后台数据库,最终构建成由实时气象数据入库的程序和数据提取展示程序组成的监控系统.该系统不仅实现了对海量气象数据的存储备份,而且其监控展示功能可以更高效地为交通气象的监测预警决策提供依据.通过具体应用,证明了该系统在减少气象灾害对交通的影响方面是可行的、有效的.     

基于场景的气象灾害风险研判系统建设

基于灾害影响分析的业务路线,建立智能化广东省气象灾害风险研判系统,通过构建台风、暴雨等灾害天气场景概念模型,对决策辅助系统原有的气象数据和下垫面承灾体进行重新整合分析,引入新的部门数据,继承并发展了相关专业模型产品,并应用到海上航行安全等场景。基于模块化可配置原则,系统后台还可以自定义配置场景数据及各类致灾临界阈值,实现任意点任意要素预警提醒,系统为基层防灾减灾提供高效研判支撑。     

基于语义的气象信息检索系统的构建

针对当前信息资源分散、气象知识专业性强、网络信息获取准确性和可靠性不能保证等问题,设计了一个基于语义的气象信息检索系统,为用户提供了一个人机交互平台。系统主要运用基于本体的语义检索和语义扩展能力,通过构建气象知识本体,建立气象信息本体库,利用推理规则,查询检索词条对应的描述、关键字等解释属性以及扩展查询其兄弟类、父类、子类词条,在交互过程中不断调整检索词条,实现气象知识的准确获取。实验结果表明该系统能有效提高气象信息的利用率,提高用户信息获取的准确性。     

新一代天气雷达在临近预报和灾害性天气警报中的应用

利用新一代天气雷达制作临近天气预报和灾害性天气警报,必须从天气雷达观测入手.需根据临近预报和灾害性天气警报需求制定观测方法.不同预报对象,要采取不同的雷达资料的数据处理方法,以便突出预报对象的回波特征.制作临近预报和灾害性天气警报的主要依据是雷达回波分析,掌握回波演变的全过程是雷达回波分析的基础,根据回波特征判断识别影响本地区的天气系统,通过回波分析判断回波的未来发展趋势.为了从回波上识别灾害性天气,需要建立各种灾害性天气的识别判据和方法.预报的主要方法是外推法,但预报结果还需要预报员根据预报经验最后作出预报结论.为了做好临近预报和灾害性天气警报,建立预报流程是非常重要的.     

云南多普勒天气雷达网探测冰雹的覆盖能力

冰雹是常见的天气现象之一,天气雷达是探测冰雹的一种强有力工具。多普勒天气雷达网除体扫模式的局限外,复杂的山地地形对雷达波束造成的遮挡,对于雷达探测冰雹天气现象的不利影响非常大。针对雹云回波的垂直结构特征,考虑0℃、-20℃层高度和回波强中心高度几个关键参数,分析雷达探测雹云的区域覆盖能力。以位于低纬度高原的云南省C波段多普勒天气雷达网为对象,分析其探测雹云的覆盖情况,并按探测效果进行了区域分型。与实际降雹天气的对比表明,该评估方法衡量雹云探测范围较合理;云南多普勒天气雷达网雹云适合探测区约占全省面积的75%,约2%的面积部分遮挡,0.2%被完全遮挡,遮挡比较严重的区域主要位于昭通东北部和临沧东北部。云南省规划的9部雷达全部业务化运行后,理论上90%的地面降雹区能被雷达有效监测和识别,约有3%的地面冰雹区只有当雹云发展到8 km以上才能被识别,约6%只能探测8 km高度以下的回波,可能导致漏判、误判,约8.5%面积为冰雹识别的盲区。     

福建强天气短时潜势预报方法研究

利用2003—2007年中尺度数值模式MM5及探空资料计算的物理量,选取与强对流天气相关性好的热力、动力、能量参数作为预报因子,通过对各参数的空间分布特征和数值与强对流天气落区进行诊断统计分析,及通过参数的搭配,并在考虑因子季节变化特征的基础上,建立强对流诊断预报方程,从而制作福建省未来0～12小时、0～6小时有否出现强对流天气及落区的潜势预报。并用此法回报了2003—2007年3—9月和检验了2008年3—9月的强对流天气。结果表明3—6月潜势预报技巧比7—9月的更高,区域性预报技巧比非区域性的更高,2008年检验结果是0～6小时的预报技巧比0～12小时的低。此法对冰雹、雷雨大风等强对流天气的临近监测预警有较好的指示意义。     

突发性强对流天气快速识别预警改进方法

传统多普勒天气雷达强对流灾害性天气监测采用固定阈值判别法给出强风暴的冰雹闪电灾害预警结果,该方法不适用于不同经纬度、季节和复杂地形条件下的强对流天气识别预警。本文利用循环递归的区域生长法对TITAN算法进行改进,从而快速识别三维强风暴单体及其雷达特征物理量;使用多普勒天气雷达和TRMM星载气象雷达的历史观测数据反演河北石家庄地区春夏两季复杂地形条件下的强风暴灾害性天气Logistics多元线性回归概率预警模型。对发生在河北石家庄夏季的一次强飑线天气和发生在春季的一次超级多单体风暴天气进行冰雹闪电灾害性天气识别预警实验,并与传统算法进行误差对比分析。实验结果表明:与传统算法对比,该方法对强风暴天气识别预警的定位精度较高,并且其漏报率和虚报率较低,有助于快速识别预警强对流灾害性天气。      

盛夏午后对流性天气预警技术

利用气象信息综合处理分析平台（ＭＩＣＡＰＳ）对基本资料进行和加工处理,运用天气图,物理量场,卫星云图和雷达回波资料,制作盛夏午后对流性天气的临近预报,通过警报网,无线寻呼和１６８信息台（或１２１）开展不同时效的预警服务,由于有效地改进了对流性天气预制作流程与发布方式,在１９９６年和１９９７年夏季预报服务实践检验中,效果较好。     

强对流天气短时临近预报业务技术进展与挑战

强对流天气短时临近预报业务是国家防灾减灾、重大社会活动和精细化天气预报的迫切需要。虽然我国强对流天气短时临近预报业务已经取得了巨大进展,但与国外先进水平相比还有不少差距。本文总结了近年国内外强对流天气短时临近预报业务现状、技术进展、目前国内的技术支撑状况和所面临的挑战,并提出了相应的应对措施。目前强对流天气短时临近预报技术仍然主要是外推预报技术、数值预报技术和概念模型预报技术等,但快速更新循环的高时空分辨率数值模式预报和新一代静止气象卫星资料将在强对流天气短时临近预报中发挥重要作用。强对流天气监测、分析和机理研究是强对流天气短时临近预报的重要基础;先进的外推预报方法同快速更新循环的高时空分辨率数值模式预报以及二者的融合是未来强对流天气短时临近预报的重要发展方向。     

强对流天气预报的动力释用

从散度方程出发，推导出了不平衡场，并应用一层中尺度模式为Ｔ４２Ｌ９模式的地面风场引入由中、小地形影响产生的中、小尺度天气系统，建立了一个符合郭晓岚对流参数化原理的强对流天气预报动力释用系统。通过实例分析和业务应用，证明该释用方法取得了较好的业务效果。     

1991-2008年福建省强对流天气特征

利用1991-2008年强对流资料,分析福建省强对流天气时空分布和形成原因以及主导天气型。结果表明：3-6月是福建省强对流天气的高发期,7-8月是次高发期;主要发生在14-20时,且多为孤立日,1-2个站次较为多见。不同季节强对流天气的地理分布有较大差别,春季地域性强,内陆山区明显比沿海多,中北部地区明显比南部多,其他季节分布较为均匀。强对流天气主要发生在强切变类天气形势下,主要出现在春季和秋冬季,其中66.5%的伴有低空西南急流,并以急流适中型和偏北型居多,≥3站次或≥10站次的主导天气形势为低槽型和低涡切变与高空槽配合型;弱切变类强对流天气主要发生在7-9月,主导天气型为副热带高压边缘型和台风外围型。低层无西南急流,发生较大范围强对流天气的可能性小。     

国家级强对流天气综合业务支撑体系建设

国家级强对流天气预报业务正在从以短期预报为主调整到短期和短时预报并重的业务格局。文章从强对流天气预报技术发展与服务需求的角度,重点介绍了国家级强对流天气综合业务支撑平台及其核心技术。该平台以气象数据组织和图形化表达两个核心要求为牵引,发展了数据分析处理系统、自动气象绘图系统和WEB检索与显示系统。数据分析处理系统基于多源观测资料、中尺度数值预报和全球数值预报,发展了集约、高效的强对流天气监测和临近预报、短时预报和短期预报等数据分析处理技术,是整个平台的核心;主要核心技术包括:从不稳定与能量、水汽、抬升与垂直风切变等条件出发,以归纳总结的分类强对流天气概念模型为基础的分类强对流短期预报分析技术;应用"配料法"发展的分类分等级的强对流天气客观概率预报技术;强对流短时预报技术包括高分辨率数值预报释用、多模式预报集成、对流尺度分析、实况和模式探空分析等多项技术,重点实现了从过去3 h实况到未来12 h预报的无缝隙衔接;强对流的监测和临近预报技术在基于多源资料的强对流天气实况与强对流系统监测技术基础上,发展了基于雷达特征量、强对流实况、各类强对流指数和预警信号等多源信息的报警技术。自动气象绘图系统实现了高效、便捷地接入多种数据、自动进行数据分析和制图等多项功能。在预报服务方面,基于WebGIS发展了县级分类强对流预警信号和国家级分类强对流预警预报产品共享技术,实现强对流短时预报业务的高交互性与上下互通的功能。     

闪电探测技术发展和资料应用

文中综述了闪电探测技术和方法的发展状况, 阐述了闪电监测资料在闪电预警预报、防护以及在灾害性天气监测等方面的应用, 探讨了我国闪电探测站网建设的技术和方法, 以及利用闪电探测资料开展雷电预警预报的方法与途径.闪电探测技术对雷电研究和雷电防护技术的发展非常重要, 特别是随着科学技术的发展, 闪电探测技术得到了快速发展, 这为雷电监测和预警提供了重要手段, 对减少雷电灾害具有重要作用.