Operational climate prediction in the era of big data in China: Reviews and prospects

Big data has emerged as the next technological revolution in IT industry after cloud computing and the Internet of Things. With the development of climate observing systems, particularly satellite meteorological observation and high-resolution climate models, and the rapid growth in the volume of climate data, climate prediction is now entering the era of big data. The application of big data will provide new ideas and methods for the continuous development of climate prediction. The rapid integration, cloud storage, cloud computing, and full-sample analysis of massive climate data makes it possible to understand climate states and their evolution more objectively, thus predicting the future climate more accurately. This paper describes the application status of big data in operational climate prediction in China; it analyzes the key big data technologies, discusses the future development of climate prediction operations from the perspective of big data, speculates on the prospects for applying climatic big data in cloud computing and data assimilation, and puts forward the notion of big data-based super-ensemble climate prediction methods and computerbased deep learning climate prediction methods.     

地理信息服务及基于服务的气象业务系统框架探讨

近年来,地理信息系统(GIS)在气象业务系统建设过程中发挥越来越重要的作用。结合GIS的发展趋势,该文介绍了地理信息服务的基本原理与方法,并在此基础上提出了新的应用模式———服务集成在气象业务运行系统的建设框架,它主要包括了系统参与角色、体系结构、运行流程等方面的内容;并对一些关键技术问题进行了讨论与分析。     

GIS技术在决策气象服务系统建设中的应用

该文介绍了基于组件式GIS技术的决策气象服务系统建设的总体框架, 并阐述了系统的建设内容, 主要包括电子地图建设、气象制图输出、实时与历史资料检索、灾情分析、台风预警与损失评估以及参数化制图等功能; 同时对GIS应用于决策气象服务系统的若干关键技术问题进行了深入讨论与分析, 如数据共享与转换、气象要素插值算法、空间信息检索方法、基于插件技术的模型评估方法、三维可视化技术; 最后给出了相关结论, 并指出该系统将为全国综合性决策服务系统提供一个良好的建设思路。     

基于Flex的气象信息网络发布平台设计与实现

通过分析气象数据的特点和RIA (Rich Internet Applications) 技术的优势,结合系统建设目标提出了基于Flex的网络GIS气象信息发布平台的总体框架, 并详细介绍了该平台的主要功能。对系统建设的关键技术问题进行详细分析,主要包括数据组织与管理、气象数据转换、地图服务缓存以及基于Flex的地图展现技术等。系统运行结果表明:与传统气象网络GIS相比该系统具有界面元素丰富、交互响应快、大数据量的显示效率大大提高等方面的优势。该系统为气象工作人员、应急气象服务及公众提供了一个实时、快速、基于网络的气象信息共享平台。     

气候业务系统运行监控平台设计与实现

为满足国家气候中心各业务系统一体化、精细化监控的需求,设计和实现了气候业务系统运行监控平台。该平台多维度展示了各业务系统的资料及产品完整性、数据库状态、关键进程、数据访问、服务器基础资源等方面的监控结果,并具备故障告警、系统管理、数据推送及展示等功能。本文介绍了平台的运行架构、主要功能,并对关键技术进行了详细阐述。业务实践证明,该平台能够帮助业务值班人员及时、快速、全面掌握各业务系统状态,提高了运维效率,有利于推动气候业务一体化、集约化发展。     

基于格网划分的海量数据Delaunay三角剖分

提出基于格网划分、面向海量数据的Delaunay三角剖分方法,它首先把数据集划分为若干格网块,按照格网划分的逆序对每个格网块采用基于自适应格网划分的分割-合并算法进行Delaunav三角剖分,把格网块Delaunay三角网中不受边界影响的三角形进行存储并释放内存,然后顺序合并相邻格网块Delaunav三角网,形成全局或类全局Delaunay三角网.该方法对计算机硬件配置要求较低,适合于并行处理,可以实现面向海量数据的Delaunay三角剖分.     

GIS技术在气象领域中的应用

地理信息系统(GIS)作为一门重要的信息技术,近年来在气象气候领域内引起了广泛的关注并得到了初步应用。作者从国内外学术研究、技术应用等方面综合分析了GIS在气象、气候的研究和应用现状,并从GIS技术发展的角度对GIS应用的一些基本问题进行了深入讨论。结合GIS功能特点,就GIS应用于气象信息系统建设的一般方法进行了分析。最后给出了结论,以期GIS这门信息技术引起广泛的重视,并能得到更深入的应用。     

GIS技术在台风预报服务产品制作系统中的应用

根据台风预报业务的实际需求,建立了基于GIS技术的台风预报服务产品制作系统。提出了采用地图表达技术的台风数据可视化方案,讨论了基于空间插值与动态缓冲的台风预报概率圆生成算法,利用叠加分析技术完成了台风路径影响范围分析功能,并提供了一键式材料快速制作功能。业务化运行结果表明：GIS技术能够实现功能建设,较好地满足了目前中央气象台台风预报服务产品制作需求。     

面向CIPAS3.0的气候数据环境设计与实现

本文针对气候监测预测分析系统（CIPAS3.0）数据环境的系统架构、总体设计,提出系统实现的若干关键技术并进行深入分析。CIPAS3.0作为国家气候中心面向气候监测、预测、诊断业务的核心业务系统,其数据支撑环境已全面融入气象大数据云平台“天擎”,针对不同存储格式的数据源,建立了以GBASE和PostgreSQL底层存储架构为基础的气候专题数据库,采用基于配置文件的可插拔数据加工处理框架,并提供了具有数算一体能力的数据访问接口。CIPAS数据环境设计采用OBS（Object Storage Service）对象存储进行产品的管理,同时针对数据产品完整性和分布式集群管理建立了全流程的监控系统,实现了数据从采集、入库、存储、加工处理、访问、监控等各环节的支撑作用。目前,CIPAS3.0数据环境已投入业务使用,其建设成果在国家级业务单位和试点省份的试用显示出其在支撑业务应用能力与发展前景方面具备较好的基础。     

气象降水分布图制作中的插值算法研究

针对气象服务中气象要素色斑图制作要求准确而美观的特点,以及现有插值算法不能满足该需求的现状,文章在分析了各类常用插值算法的基础上,借鉴人工天气图的思路提出了一种基于Cressman算法的优化算法,并对优化插值算法的关键技术问题进行了讨论,最后通过实际应用展示了这种算法的应用效果.实际结果表明应用该算法所得制图效果美观,增强了降水分布图的准确性和客观性,满足业务应用的要求与系统建设的需要.