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“云計(jì)算”是天上的云也會(huì)計(jì)算嗎？
“物聯(lián)網(wǎng)”是地上的物品也會(huì)聯(lián)網(wǎng)嗎？
“大數(shù)據(jù)”是不是很大很大的一個(gè)數(shù)字？萬億、千億還是萬萬億？
……
無限創(chuàng)意激發(fā)無限可能。如今，我們處于一個(gè)智能化的時(shí)代，科技改變著我們的生活。其中，氣象科技看似遙遠(yuǎn)實(shí)則很近，因?yàn)楦珳?zhǔn)地預(yù)知陰晴冷暖有助于人的衣食住行。今天，小編帶你走近“智慧氣象”，并了解那些成就它的好搭檔。
智慧氣象
Climate-Smart
智慧氣象表現(xiàn)為深入應(yīng)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、智能等新技術(shù)，依托氣象科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，使氣象系統(tǒng)成為一個(gè)具備自我感知、判斷、分析、選擇、行動(dòng)、創(chuàng)新和自適應(yīng)能力的系統(tǒng)，讓氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)、管理活動(dòng)全過程都充滿智慧。
針對公眾，比如一個(gè)人坐飛機(jī)出差，如果氣象服務(wù)供給方能迅速感知他去哪里、乘坐哪個(gè)航班，就能將所經(jīng)空域可能會(huì)遇到的湍流、目的地天氣預(yù)報(bào)、該穿什么樣的衣服等信息推送給他，這樣的氣象服務(wù)就有了“智慧”。更進(jìn)一步，未來時(shí)代氣象服務(wù)加載于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，氣象數(shù)據(jù)與起點(diǎn)終點(diǎn)、行駛路線、車輛狀況、乘坐人習(xí)慣等大數(shù)據(jù)結(jié)合起來，致力于為每一位駕乘者提供便捷、安全、舒適的體驗(yàn)，必將呈現(xiàn)出全新的智慧氣象。
針對社會(huì)運(yùn)行，如氣象部門能敏銳感知到災(zāi)害性天氣將要來臨，滾動(dòng)做出基于影響的天氣預(yù)報(bào)和風(fēng)險(xiǎn)提示，提醒決策者動(dòng)態(tài)調(diào)度各種資源，精準(zhǔn)地將預(yù)警信息和建議發(fā)送給可能受災(zāi)區(qū)域的政府、部門、公眾，并把災(zāi)害影響和有關(guān)需求及時(shí)補(bǔ)充反饋到氣象系統(tǒng)，以便提升后續(xù)氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)、管理的協(xié)同性，這樣的防災(zāi)減災(zāi)管理也就有了“智慧”。
智慧氣象不是單純的氣象業(yè)務(wù)問題，而是包括智慧業(yè)務(wù)、智慧服務(wù)、智慧管理在內(nèi)的整體智慧；智慧氣象更不是封閉的自成體系的內(nèi)部發(fā)展問題，而是與經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)、人們生產(chǎn)生活及其他“智慧”的深度融合。（王敬濤）
氣象大數(shù)據(jù)
Big Data
有人說，在“大數(shù)據(jù)時(shí)代”真正到來之前，氣象數(shù)據(jù)便顯現(xiàn)了大數(shù)據(jù)的諸多特性。氣象數(shù)據(jù)一貫以龐雜眾多、數(shù)據(jù)量大而著稱，這些復(fù)雜的氣象數(shù)據(jù)總體可以分為兩類：一類數(shù)據(jù)是實(shí)況數(shù)據(jù)，另一類是模式數(shù)據(jù)。
簡單來說，實(shí)況數(shù)據(jù)就是“一般過去時(shí)”數(shù)據(jù)，來自不同的觀測設(shè)備。采集實(shí)況數(shù)據(jù)的氣象站點(diǎn)遍布全球，觀測范圍從幾千米的高空到地面，觀測手段從高科技的衛(wèi)星、雷達(dá)到最原始的人工觀測，這些數(shù)據(jù)的采集都是為了更真實(shí)地反映出地球大氣圈的運(yùn)動(dòng)變化。
實(shí)況數(shù)據(jù)是氣象學(xué)科發(fā)展的最基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也是模式數(shù)據(jù)產(chǎn)生的源頭。如果沒有實(shí)況數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)在計(jì)算“模式數(shù)據(jù)”時(shí)就少了初始值；即使回歸到?jīng)]有計(jì)算機(jī)的人工預(yù)報(bào)時(shí)代，少了實(shí)況數(shù)據(jù)也無法進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)。
模式數(shù)據(jù)與實(shí)況數(shù)據(jù)相比，更簡單也更復(fù)雜。簡單的是，這類數(shù)據(jù)僅由各類計(jì)算機(jī)的程序運(yùn)算生成，屬于預(yù)測未來的“一般將來時(shí)”數(shù)據(jù)；說它復(fù)雜則是因?yàn)橛?jì)算量非常龐大，運(yùn)用到的計(jì)算公式也異常復(fù)雜，為了更真實(shí)地模擬全球大氣的走向，運(yùn)算出的數(shù)據(jù)量也十分驚人。
模式數(shù)據(jù)由高性能計(jì)算機(jī)根據(jù)實(shí)況數(shù)據(jù)（包括地面、高空、衛(wèi)星等）通過物理方程計(jì)算得出。可以簡單形象地認(rèn)為，有一套龐大的計(jì)算未來天氣的程序，輸入當(dāng)前已知的天氣現(xiàn)象，就可以輸出未來還沒有發(fā)生的天氣現(xiàn)象。計(jì)算出的預(yù)報(bào)結(jié)果通常以規(guī)則的等經(jīng)緯度網(wǎng)格來表示，網(wǎng)格上的每個(gè)點(diǎn)代表這個(gè)經(jīng)緯度上未來某時(shí)刻某個(gè)物理量（比如氣溫）的數(shù)值。這就是現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)——數(shù)值預(yù)報(bào)模式。（王敬濤）
互聯(lián)網(wǎng)+氣象
Internet+
“互聯(lián)網(wǎng)+”是如今互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新業(yè)態(tài)。通俗地說，“互聯(lián)網(wǎng)+”就是“互聯(lián)網(wǎng)+各個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)”，但這并不意味著它們簡單的相加，而是利用信息通信技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，讓互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)深度融合，創(chuàng)造新的發(fā)展生態(tài)。它將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果深度融合于經(jīng)濟(jì)、社會(huì)各領(lǐng)域中，激發(fā)全社會(huì)的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，形成更廣泛的以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施和實(shí)現(xiàn)工具的經(jīng)濟(jì)發(fā)展新形態(tài)。
“互聯(lián)網(wǎng)+氣象”便是將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果與氣象領(lǐng)域相結(jié)合的新的發(fā)展生態(tài)。
如今，傳統(tǒng)的氣象服務(wù)模式已不能適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新業(yè)態(tài)，需要充分運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)思維，采用信息化新技術(shù)，轉(zhuǎn)型升級為“互聯(lián)網(wǎng)+氣象”的全新氣象服務(wù)模式，對于不同的用戶群體，“互聯(lián)網(wǎng)+氣象”的服務(wù)模式有不同的形態(tài)。
對于互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端和智能手機(jī)用戶而言，精細(xì)化的氣象監(jiān)測預(yù)警與公眾位置、風(fēng)險(xiǎn)偏好和行為目的相結(jié)合，可使公眾獲得量身定制的氣象服務(wù)。
對于各專業(yè)行業(yè)領(lǐng)域而言，“互聯(lián)網(wǎng)+氣象”提供的行業(yè)服務(wù)是傳統(tǒng)專業(yè)氣象服務(wù)的發(fā)展和延伸，主要面向能源、水利、民航等領(lǐng)域的行業(yè)需求，運(yùn)用新技術(shù)改進(jìn)傳統(tǒng)專業(yè)氣象服務(wù)的模型和算法，優(yōu)化升級服務(wù)。
不僅如此，建立交通、農(nóng)業(yè)等與特定人群相關(guān)的專業(yè)氣象服務(wù)平臺(tái)，讓用戶都能享受到個(gè)性化、專業(yè)化的氣象服務(wù)，并在生產(chǎn)生活中獲得巨大價(jià)值和最佳體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)智能氣象服務(wù)普惠化。同時(shí)，用戶的參與互動(dòng)可以有效填補(bǔ)氣象災(zāi)害和天氣實(shí)況的監(jiān)測空白，氣象服務(wù)將更加精細(xì)化。（王敬濤）
氣象平臺(tái)
Platform
全國的氣象平臺(tái)功能多樣，形成各類氣象數(shù)據(jù)對外開放的窗口。
全國綜合氣象信息共享平臺(tái)（CIMISS）由1個(gè)國家中心和31個(gè)省級中心組成，形成一個(gè)物理分布、邏輯統(tǒng)一的信息共享平臺(tái)，可提供多種實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)的在線存儲(chǔ)服務(wù)。與原國家級數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)相比，CIMISS能使資料入庫時(shí)間縮短20%，數(shù)據(jù)訪問效率提高2倍至5倍。目前，CIMISS全球觀測數(shù)據(jù)完整性大幅提高，全球地面觀測數(shù)據(jù)每日臺(tái)站個(gè)數(shù)從1萬增加至1.1萬，全球海洋觀測數(shù)據(jù)每日記錄數(shù)增加160%，全球探空觀測數(shù)據(jù)每日臺(tái)站個(gè)數(shù)從750增加至800，飛機(jī)觀測數(shù)據(jù)每日飛機(jī)架次從2000增加至6000。
如果說CIMISS是氣象數(shù)據(jù)整合分發(fā)平臺(tái)的代表，那么智慧氣象服務(wù)云平臺(tái)則能使個(gè)性化氣象服務(wù)走近公眾。依據(jù)海量數(shù)據(jù)，智慧氣象服務(wù)云平臺(tái)可以為2566個(gè)國內(nèi)城市、2601個(gè)3A級以上景區(qū)、全球6146個(gè)城市提供天氣預(yù)報(bào)信息。同時(shí)，該平臺(tái)能夠充分利用智能數(shù)據(jù)分析挖掘公眾對氣象服務(wù)的精準(zhǔn)需求，提供更加準(zhǔn)確、個(gè)性化的氣象服務(wù)產(chǎn)品。如交通物流方面，實(shí)時(shí)的天氣預(yù)測能與地圖大數(shù)據(jù)結(jié)合，對物流線路及天氣進(jìn)行預(yù)估，規(guī)劃最優(yōu)行進(jìn)路線；旅游出行方面，個(gè)性化的中長期預(yù)報(bào)加上大數(shù)據(jù)分析出的精確需求，將為公眾定制私人旅行路線，并從出發(fā)到返程全程提供智能氣象服務(wù)。
不僅如此，智慧農(nóng)業(yè)平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控田間氣象要素并給出種植建議，交通氣象服務(wù)平臺(tái)提供沿路天氣信息，海洋氣象平臺(tái)不僅監(jiān)測天氣還能給出導(dǎo)航建議……從高山到海洋，從鄉(xiāng)村到城市，集約化氣象平臺(tái)正為防災(zāi)減災(zāi)貢獻(xiàn)力量。（牛彥元）
物聯(lián)網(wǎng)
Internet of Things
物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體讓所有能行使獨(dú)立功能的普通物體實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)，簡單來說就是將現(xiàn)實(shí)世界中的物體連到互聯(lián)網(wǎng)上，使得物與物、人與物可以很方便地互相溝通。通過物聯(lián)網(wǎng)，可以用中心計(jì)算機(jī)對機(jī)器、設(shè)備、人員進(jìn)行集中管理、控制，類似自動(dòng)化操控系統(tǒng)，同時(shí)通過收集這些單點(diǎn)數(shù)據(jù)最后匯聚成大數(shù)據(jù)，在物流運(yùn)輸、健康醫(yī)療和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
未來是萬物互聯(lián)的時(shí)代，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將引領(lǐng)天氣預(yù)報(bào)進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代。傳統(tǒng)意義上，我們通過地面觀測站、衛(wèi)星和海上浮標(biāo)站等方式來收集各種天氣要素?cái)?shù)據(jù)，但對于地面觀測站而言，布設(shè)的站點(diǎn)畢竟有限，不同地區(qū)布設(shè)的均一程度也不一樣。
而在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助下，任何物品，包括手機(jī)、車輛、雨傘等都可能成為潛在的獲取氣象數(shù)據(jù)的通道，尤其是隨著可穿戴設(shè)備的不斷發(fā)展，未來每個(gè)人都可能成為氣象數(shù)據(jù)源。這些通道和源頭就像一條條數(shù)據(jù)流，將為高效及時(shí)的精細(xì)化預(yù)報(bào)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
在農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)開始大展手腳。例如，物聯(lián)網(wǎng)可以利用無線傳感器實(shí)時(shí)采集溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照、土壤溫濕度等信息，為開發(fā)精細(xì)化的農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)產(chǎn)品、開展針對性農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對設(shè)施大棚和作物的智能化管理。（吳鵬）
人工智能與天氣預(yù)測
Artificial Intelligence&Weather Prediction
人工智能的迅猛發(fā)展已經(jīng)把人類推向了一個(gè)新自動(dòng)化時(shí)代的風(fēng)口浪尖。美國麥肯錫全球研究所在2017年1月發(fā)布的報(bào)告《可實(shí)現(xiàn)的未來：自動(dòng)化、就業(yè)和生產(chǎn)力》中表示，人機(jī)協(xié)作才能創(chuàng)造更好的未來。
人工智能正在為醫(yī)療、教育、安全、生物、能源和金融等各個(gè)行業(yè)賦能，而氣象行業(yè)由于長期以來積累的知識(shí)和數(shù)據(jù)量非常豐富，符合人工智能的應(yīng)用場景。
“阿爾法狗”圍棋擊敗世界排名第一棋手，讓人類對人工智能的未來既心生隱憂，又充滿期待，天氣預(yù)測領(lǐng)域也不例外。
在人工智能為氣象賦能的這個(gè)戰(zhàn)場中競爭異常激烈，大公司憑借其雄厚的資本和人才優(yōu)勢先發(fā)制人，新創(chuàng)企業(yè)也不甘示弱、勢頭正勁，利用敏銳的洞察力和高新技術(shù)快速迭代，打破行業(yè)壁壘。例如，IBM以自主研發(fā)的沃森（Watson）平臺(tái)、與天氣公司（The Weather Company）“聯(lián)姻”獲取的氣象大數(shù)據(jù)及綠色地平線（Green Horizon）人工智能項(xiàng)目等為“核心武器”，進(jìn)軍氣象領(lǐng)域，其推出Deep Thunder預(yù)報(bào)模式能準(zhǔn)確預(yù)報(bào)0.2英里~1.2英里小尺度超局地天氣。
此外，2014 年成立的笛卡爾實(shí)驗(yàn)室利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來處理大量衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，以預(yù)測糧食產(chǎn)量，預(yù)測準(zhǔn)確率擊敗了美國農(nóng)業(yè)部。
但氣象是個(gè)比圍棋等更為復(fù)雜的系統(tǒng)，受影響的因素太多。比如降雨，水汽、濕度條件都滿足了，但空氣中沒有“凝結(jié)核”，雨下不下來；沙塵暴，風(fēng)速太大只會(huì)讓風(fēng)在平流層“奔跑”，無法形成沙塵。因此，在天氣預(yù)測領(lǐng)域，人工智能未必能夠PK過預(yù)報(bào)員。人工智能可以幫助科學(xué)家識(shí)別出未知的大氣過程，并且判斷出氣候模式的優(yōu)劣，從而改進(jìn)預(yù)報(bào)結(jié)果。在高質(zhì)量氣象大數(shù)據(jù)的“喂養(yǎng)”下，人工智能將成為人類預(yù)測天氣氣候最得力的助手。（吳鵬）
云計(jì)算
Cloud Computing
只要輸入簡單的搜索指令，就能得到大量的信息——這就是最基本的云計(jì)算技術(shù)。更深一步的云計(jì)算不僅只有資料搜尋、 分析功能，像分析DNA結(jié)構(gòu)、基因圖定序、解析癌細(xì)胞等都可以通過這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
可以說，云計(jì)算代表了一個(gè)時(shí)代的需求，讓“誰擁有更龐大的數(shù)據(jù)規(guī)模，誰就可以提供更廣更深的信息服務(wù)”成為可能。而對于擁有“空、天、地”海量觀測數(shù)據(jù)的氣象部門來說，“云時(shí)代”里的一些初步探索，已轉(zhuǎn)化為觸手可及的成效。
借助前不久正式啟動(dòng)業(yè)務(wù)運(yùn)行的數(shù)值預(yù)報(bào)云，全國氣象部門均可至“云”上快速共享中國氣象局?jǐn)?shù)值預(yù)報(bào)中心和華北、華東、華南三大區(qū)域氣象中心的高分辨率區(qū)域數(shù)值模式產(chǎn)品。未來，全國網(wǎng)格實(shí)況分析產(chǎn)品和智能網(wǎng)格氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品也將實(shí)時(shí)“上云”。
對于衛(wèi)星數(shù)據(jù)來說，每天需處理的數(shù)據(jù)量動(dòng)輒4TB以上，且從處理數(shù)據(jù)到生成產(chǎn)品又要求在半小時(shí)以內(nèi)，這樣高強(qiáng)度的運(yùn)算，如今在“云”上可以輕松實(shí)現(xiàn)。通過公有云，衛(wèi)星數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸和分發(fā)，甚至推送定制化產(chǎn)品至用戶桌面。
在“云”上做文章，各地氣象部門不乏亮點(diǎn)。深圳市氣象局聯(lián)合國家超級計(jì)算深圳中心打造的“深圳氣象云”服務(wù)平臺(tái)，能夠提供分區(qū)預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、對公眾提供第三方數(shù)據(jù)查詢及統(tǒng)計(jì)值分析等業(yè)務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)泛華南區(qū)域多種實(shí)時(shí)氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)的高速分析處理，精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)；用活云平臺(tái)，共同建立健全應(yīng)用氣象云平臺(tái)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)跨部門的協(xié)同創(chuàng)新，構(gòu)建開放多元的氣象科學(xué)技術(shù)研究和個(gè)性化氣象公共服務(wù)產(chǎn)品制作的科技服務(wù)體制等方面均作出了有益探索。
