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      走向監測精密 邁入智慧未來
      地面氣象觀測全面自動化業務運行一周年

      發布時間:2021年04月02日 來源:中國氣象報社

        時間之河川流不息,改革路上風華正茂。

        一年前的4月1日,隨著地面氣象觀測自動化改革從全國試運行切換為正式業務運行,我國地面氣象觀測邁入全面自動化時代。

        揮別老一輩氣象觀測的筆、紙、電報機“老三樣”,如今,全國2423個國家級地面氣象觀測站實現觀測自動化、數據精準化、綜合判識智能化,這一劃時代、里程碑式的跨越,注定不凡。

        回望告別人工觀測的這一年,廣大氣象工作者瞄準“監測精密”的目標,實干篤行,在實現觀測精密、管理精細、數據精準的道路上,留下奮斗的印記。

        做加法——數據精準“增量”

        一個時代的開啟,“量”的變化最易被看到。

        2020年4月1日,地面氣象觀測自動化改革正式業務運行后,國家氣象信息中心監控大屏上,實時顯示著這樣一組數據:觀測頻次比人工觀測約提高4倍至8倍,數據量比自動化改革前增加5倍以上;觀測數據傳輸用時由分鐘級優化至秒級,到報完整率達99%以上,傳輸頻次從5分鐘提升至1分鐘。如萬千溪流匯入江海,觀測數據更趨精密引來的“量變”,率先站上嶄新的起點。

        “觀測頻次增加、傳輸時效提升,為數值預報初始場提供了更為精密的觀測資料。”廣州熱帶海洋氣象研究所研究員張旭斌表示,這是預報準確、預警及時的重要基礎。

        對于在湖南省氣象臺一線預報服務崗位上工作了近40年的國家級首席預報員姚蓉來說,海量的精密觀測數據,讓天氣預報員不再陷入“巧婦難為無米之炊”的尷尬局面。“在天氣預報中,可以實時應用地面智能綜合判識數據,大大提高了預報員對災害性、關鍵性、轉折性天氣的分析研判能力。”

        姚蓉口中的智能綜合判識數據,是在地面氣象觀測全面自動化后,用來替代相應人工觀測數據的國家級自動綜合判識數據產品。

        像總云量、云高、露、霜等原需要人工觀測的項目,現在統一由機器智能算法提供綜合判識,并將數據集成在MICAPS等業務平臺中。一年來,該類數據每小時整點后20分下發,從運算傳輸到省級CIMISS入庫,平均用時僅需約26分鐘,國、省、市、縣四級業務單位均能通過業務平臺獲取該數據,支撐當地的預報服務工作。

        做減法——促進轉型升級

        回看這一年,氣象觀測數據在精準“增量”的同時,基層地面觀測業務卻匠心獨具“做減法”:優化觀測項目、改進觀測方式、調減觀測任務,站網值守全面自動化,基層臺站轉型升級。

        “從人工值守到自動觀測,不僅數據質量有保障,我們還可以有更多時間用于預報服務和裝備保障。”新疆維吾爾自治區喀什英吉沙縣氣象局值班員買爾艷·買買提明一邊介紹,一邊查看著自動站觀測數據入庫情況。

        地面觀測自動化在全國正式業務運行后,氣象觀測項目取消6項、調減臺站任務7項,由中國氣象局統一布局32項、省級氣象部門自定7項。優化精簡項目的目的,不只保障觀測業務運行平穩有序、運轉高效,還要推動基層臺站全面轉型升級。

        一年來,臺站觀測業務完成數據采集獲取向運行保障、數據處理分析的轉型升級,基層觀測人員在預報預警、防災減災、專業服務等綜合業務領域拓展更廣闊的空間。

      青藏高原沱沱河氣象站,“90后”觀測員雷雅麗一邊值班一邊感慨:“我們再也不用大晚上冒著嚴寒、舉著手電出門觀測了,可以把更多精力用到服務和科研上面去。”自動觀測、數據異地實時監測的實現,是科技發展和改革創新帶給艱苦臺站觀測人員的人文關懷。

        據統計,與自動化前相比,各地氣象部門觀測業務能力顯著提升,投入地面觀測業務工作量下降了60%。釋放出的人才紅利正孕育著更契合當地經濟社會高質量發展需求的科研業務服務人才。

        把氣象觀測任務主要交給機器的另一個關鍵問題是:如何保證觀測質量?這需要從系統構建的角度,做好管理精細文章。而這篇文章,已早早做在了前頭。中國氣象局以提升觀測業務質量為切入點,用時4年構建氣象觀測質量管理體系。2020年12月,該體系通過中國質量認證中心整體認證審核,獲得ISO9001認證證書。至此,中國的氣象觀測數據品質有了一張含金量十足的“國際通行證”,氣象觀測業務管理向著科學化、標準化、國際化闊步前行。如今,在省級MDOS系統中,數據質控業務更加集約高效。

        開新局——實現跨越式發展

        需知一切成績并非一蹴而就,在開啟地面氣象觀測全面自動化的這一年,氣象觀測全鏈條業務流程、運行機制、裝備保障,正在有條不紊地演進迭代。現如今,這場深刻而廣泛的地面氣象觀測自動化改革,正向縱深發展——

        這一年,地面綜合氣象觀測業務平臺與氣溫降水多傳感器控制系統掛接,為自動氣象站氣溫、降水數據完整可用加碼添能;106套輻射站自動觀測設備上馬,給輻射觀測數據準確、運行穩定再添保障;《凍土自動觀測儀建設技術方案》編制印發,全國19個凍土日數較多的省份,啟動凍土平行觀測,地面自動化觀測項目再增“新丁”;全國2345個國家級地面氣象觀測站安裝天氣現象視頻智能觀測儀,29省(自治區、直轄市)的2304站上傳天氣現象識別數據,為智能綜合判識開辟新境;在江蘇,構建國家級地面觀測站主備站數據采集傳輸智能雙鏈路,實現故障自動愈合和雙套站數據自動融合,有效提高數據采集-處理-傳輸鏈路的穩定性和可靠性;在湖南,天氣現象視頻智能識別算法不斷優化,與多個人工觀測項目對比,一致率、準確率穩步提升……

        發展見證成就,碩果不勝枚舉。必須承認,地面氣象觀測全面自動化的巨大變化,是基于大數據、人工智能等科技不斷發展的水到渠成。

        面向未來,隨著天氣現象視頻智能觀測設備的廣泛應用,地面氣象觀測智能判識方法從單純的依靠統計模型,轉變為統計方法與AI圖像識別技術相結合。這一轉變,將讓氣象觀測事業從技術上再次實現跨越式發展!

        站上新起點,地面氣象觀測業務必將厚積薄發,激流勇進迎難而上。“十四五”規劃創新發展藍圖已然繪就,氣象部門將著力發展全時全域全要素綜合氣象觀測,為氣象強國建設注入強大動力,為全面建設社會主義現代化國家貢獻氣象力量。(李冬梅 金泉才 張琪 孫嘯 羅丹 曾彥彥對本文有貢獻)

        (作者:王若嘉 責任編輯:張林)

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