智慧气象助力辽宁全面振兴

　　6月12日，辽宁省政府新闻办召开新闻发布会，辽宁省气象局副局长刘勇针对智慧气象助力辽宁全面振兴全方位振兴的有关情况作了介绍。

　　2018年11月，辽宁省气象局正式印发了《〈全面推进气象现代化行动计划（2018-2020年）〉实施方案》，进一步明确要大力推动智慧气象业务发展，通过深入应用云计算、大数据、人工智能等新技术，让气象观测、预报、服务和管理活动的全过程都充满智慧。气象部门已经围绕智能气象观测、智能天气预报、智慧气象服务等开展了一系列工作，以高质量气象服务助力辽宁全面振兴全方位振兴。

　　刘勇从气象观测、天气预报、气象服务等三个方面，介绍“智慧气象”的有关内容。

　　一、气象观测

　　气象观测就是利用各种大气探测设备，获取从地面到高空的大气状态信息，为气候变化、天气预报和气象灾害预警提供数据支持。辽宁省气象部门经过多年的气象现代化建设，已经初步建成包含地基、空基、天基的综合气象观测系统，能够实时获取从地面到3万米高空的多种气象要素和近地面大气成分数据，可以基本满足辽宁省气象防灾减灾的服务需求。

　　辽宁省气象局的综合气象观测网的建设情况如下：62个国家级地面气象观测站、236个国家地面天气站、1023个区域气象观测站、9个雷电定位监测站构成的地面气象观测网；2个高空气象观测站、3个风廓线雷达、63个全球定位系统气象观测站（GPS/MET）构成的高空气象观测网；14个气溶胶质量浓度观测站、60个酸雨观测站、57个大气降尘观测站构成的环境气象观测网；5个天气雷达站构成的新一代天气雷达网；25个农业气象观测站、52个自动土壤水分观测站构成的农业气象观测网；132个海岛及沿海自动气象站、6个船舶自动站、2个浮标站和3部地波雷达构成的海洋气象观测网；36个高速公路自动气象站构成的交通观测网；10个测风塔构成的风能观测网。另外，辽宁省气象局已建成风云三号、风云四号气象卫星接收站，可以实现风云卫星资料的快速接收与应用。高分辨率对地观测系统辽宁数据与应用中心也建在辽宁省气象局，负责高分卫星的数据接收、处理与应用等工作。

　　气象观测的智慧主要表现在三个层面：

　　一是气象观测方式实现自动。早期全部是人工观测，1999年开始进行气象观测自动化试验，2002年开始实行人工观测和自动观测并行，2003年初步实现了常规气象要素（温度、湿度、气压、风向、风速、蒸发、雨量）自动化观测，数据采集频率普遍达到分钟级。提高了气象观测的时间分辨率和观测数据质量，减轻了气象观测员的劳动强度，更重要的是全面提升了气象观测的工作效率。

　　二是气象观测能力持续增强。过去只是简单地对气象要素进行观测，前些年利用新一代天气雷达开始对天气系统进行观测，目前双偏振多谱勒天气雷达已经可以对天气系统的内部结构进行观测。气象观测设备的更新为我们了解天气系统内部结构和生消发展机理提供了依据，也为我们掌握大气运动变化的规律提供了依据。

　　三是气象观测质量不断提高。气象观测的核心科学技术问题之一是数据的准确性，除了要在提高设备精度上下功夫以外，还要努力排除各种“意外”事件。过去主要是避免人为失误，前些年主要是避免仪器“发疯”。目前在很多新型气象观测仪器中已经初步集成了智能纠错的功能，在各类气象观测产品的显示平台中都内嵌了数据质量控制功能模块。

　　目前常规可定量观测的气象要素已基本实现自动化观测，今后气象观测方面的智慧，将聚焦在实现天气现象、灾害性天气等非定量气象观测要素的自动识别上，这不仅需要不断地提升观测装备的性能，也需要我们不断完善对天气系统内在机理的认知。

　　二、天气预报

　　天气预报是根据气象观测资料，应用天气学、动力气象学、统计学的原理和方法，对某区域或某地点未来一定时段的天气状况做出定性或定量的预测。从时间尺度上，天气预报分为短时临近预报、中短期预报、长期预报。大家最熟悉、与日常生活关系最密切的是中短期天气预报、气象灾害临近预警。

　　在气象上，辽宁省气象局用预报准确率来表示预报水平的高低。但是由于气象观测、数值模式、客观方法、预报员经验等多种原因，天气预报与天气实况之间仍然存在差距，也就是说天气预报也会不准。虽然从客观上难以做到绝对精准，但气象部门一直在为提高天气预报准确率而努力。气象部门在业务上的要求是 “一年四季不放松，每次过程不放过”。事实上，省气象局现在已经能准确预报出每一次天气过程，只是在预报天气落区位置、天气现象强度、天气发生和持续时间等方面仍然存在一定的误差。2018年，辽宁省24小时城镇天气预报晴雨（雪）预报准确率达到了91.55%，气温预报准确率达到了83.97%，位于全国先进行列。

　　天气预报的智慧主要表现在三个层面：

　　一是预报资料种类越来越丰富。过去做天气预报，主要依靠“观云识天”和预报员在实践中积累的预报经验。随着人类对大气运动规律研究的不断深入，以及数学、物理、信息等技术为基础的数值天气预报技术的迅速发展，天气预报的能力和水平有了很大提高，并且逐步形成了以数值天气预报为基础，结合预报员经验开展天气预报的业务模式。在目前的实际工作中，辽宁省气象局可以参考中国及欧洲、美国、日本等发达国家和地区的数值预报产品，产品种类多、信息量特别大，预报员必须借助于特殊的气象信息系统，才能在短时间内获取到关键性的预报参考信息。

　　二是预报技术从定性走向定量。早期的天气预报多数都是定性的天气预报，气象要素预报的间距通常都比较大。例如，气温预报会跨两度，降水预报会跨两级。“部分地区”、“有时”等模糊用语比较常见。数值天气预报的发展，推动了天气预报产品的客观定量化，使得预报的结果更加确定。预报员在先进的业务平台支持下，不仅能定性预报各种天气现象，还能给出包括降水量、气温、总云量、能见度、相对湿度、风向风速等18种气象要素的定量预报。可以举个例子来解释这种革命性的变化。过去，预报员由于不知道降水量到底有多少，根据经验估计降水量在10.0～24.9毫米之间时，就会预报中雨，但是预报员已经确切地知道未来降水量是10.0～24.9毫米之间的某个值。过去是猜测，现在是解读。

　　三是预报产品制作更加科学。如今，我国的天气预报已经初步实现了网格化。通俗地讲，就是在数值预报的基础上，将统计分析和云计算、大数据、人工智能等现代信息技术相结合，全国气象部门共同编制了一张天气预报的基础数据网。在这个网中，关键节点的空间分辨率是5公里，时间分辨率从1小时到3小时，最长预报时效达到了10天。网格上的数据可以根据最新的检验结果，选取更加准确的数据源，自动对预报结论进行更新。根据这些基础数据，利用标准的计算方法，可以计算得出辽宁省任意一个地点，从现在开始到未来10天，某个气象要素的时间变化曲线，还可以导出各式各样的生活气象指数。从过去固定地点（城市、县城、乡镇）预报，变更为现在任意地点的预报。从过去某些固定时间时刻的预报，变更为现在全天候的预报。从过去单一的气象要素预报，变更为丰富多彩的系列预报产品。

　　提高天气预报准确率，是气象事业发展的永恒主题，也是天气预报未来的努力方向。随着现代科学技术的发展，特别是机器学习相关技术的深入应用，常规气象要素预报水平会越来越高，未来努力方向将会聚焦在灾害性天气预报准确率的提升上。

　　  三、气象服务

　　气象服务是指基于气象监测和预报预测结果，根据地方党委政府、社会公众、相关行业或单位的不同需求，加工制作的不同类型的气象信息和技术产品，并通过不同的渠道推送给服务对象的过程。气象服务可以根据服务对象的不同，划分为决策气象服务、公众气象服务、专业气象服务。决策气象服务是为各级党委政府和有关部门实施管理、进行决策等提供的气象服务，包括重大社会活动保障、气象防灾减灾等内容。公众气象服务是为社会公众提供的日常生活气象服务，包括灾害性天气预报和气象灾害预警等内容。专业气象服务是面向有关行业或单位的需求，按需定制的针对性很强的气象服务。

　　目前气象部门根据服务需求，精心打造了《辽宁决策气象信息》品牌，不定期向省委、省政府及相关部门提供各类气象信息，每年发布重要天气过程、气象防灾减灾材料100余期。组织研发了“辽宁气象”手机客户端，各级党委政府和相关部门负责人共6000余人安装了该客户端，可以查阅各类气象监测预报预警服务信息。气象部门每年年初通过官方网站向社会公开辽宁省公众气象服务信息目录，每天通过气象网站、短信、手机客户端、微信、微博以及报纸、电台、电视台、农村应急广播系统等多个渠道向公众发布天气预报、生活气象指数。气象部门已经建立了气象防灾减灾责任人数据库和较完善的气象灾害预警信息发布机制，实现了预警信息快速、按需发布，每年平均发布气象灾害预警手机短信3500万条。2018年公众气象服务满意度达到89分。

　　气象服务的智慧主要表现在三个层面：

　　一是气象服务的内涵不断丰富。过去，气象部门的气象服务以天气预报为主，主要是降水、气温、风速、风向等气象要素信息，信息内容比较单一。原因是基础气象信息支撑严重不足，无法提供连续时效、更多种类的气象服务产品。如今，由于基础气象信息已经实现了网络化，任意时间、任意地点的基础气象信息的时间序列曲线已经构筑完成，在计算机软件系统的支持下，既可以得到传统的气温、降水、风速风向监测预报信息，还可以派生出人体舒适度、紫外线、中暑、洗车、花粉过敏等生活气象指数，能够制作空气污染气象条件、森林防火气象等级、地质灾害气象等级、农业气象影响预报、交通气象影响预报等，气象服务产品更加丰富多彩。

　　二是气象服务领域不断拓展。近年来，辽宁气象部门根据需求加大供给侧结构性改革，强化与相关行业的合作，不断拓展新的气象服务领域。组织研发了石油、交通、电力、供暖等行业安全生产相关的定量化气象指标，为城市安全运行和管理提供专业化服务。开展旅游气象服务，研发了观鸟、避暑、枫红和冰雪旅游气象指数产品，发布全省87个4A级以上旅游景点的气象预报。开展保障粮食安全的气象服务，制作大田作物播种、秋收专项气象预报，在整个作物生长季，为农民提供农用天气预报、病虫害气象条件预报。在数十个温室大棚内安装了设施农业小气候监测系统，可以结合观测数据为管理者提供通风、施肥、保温等生产建议。还专门研发了面向种养植大户的为农服务手机客户端，为农民科学种植和管理提供服务。在实现服务领域快速拓展的背后，是移动互联网、物联网等现代信息技术的支撑，使得行业运行数据的实时采集成为可能，为专业气象服务奠定了较好的大数据基础。

　　三是气象服务的方式更加快捷。上世纪80年代，气象部门要安排专人把预报员写好的天气预报稿子骑自行车送到电台，或者是由预报员打电话把天气预报稿子传递到报社。90年代开始使用传真机发送天气预报，通过BP机发送天气预报，并开始在电视上播出天气预报。本世纪初人们才开始通过手机接收天气预报短信。但是直到2012年，我们的电视天气预报，还是要安排专人把制作好的录像带送到电视台。近年来，随着科学技术的发展特别是信息技术的广泛应用，气象部门开始有针对性地开辟快速服务渠道，实现了通过广播、电视、报纸等传统媒体的定时提供，以及微博、微信、网络、手机客户端等新媒体的实时在线提供，可以精准获取用户位置、快速感知用户需求、智能推送气象服务产品，提高了气象服务的时效性和针对性。

　　未来的气象服务将建立在大数据分析的基础上，通过人工智能相关技术，实现对用户行为的分析，基于地理位置和现实需求，自动或按需完成推送产品的加工，等待用户索取或适时推送。