沈文海：气象信息化的作用及气象云的作用
发布时间：2022-01-17 21:37:33 所属栏目：云计算 来源：互联网
导读：2015年1月18日，由北京大学信息化与信息管理研究中心和北大CIO班教务办公室联合主办，CIO时代网承办、北达软协办的第五届中国云计算应用论坛在北京大学成功举办，此次论坛以云计算的转型与创新为主题，将近200位专家学者、行业代表、优秀CIO们就云计算的技术
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2015年1月18日，由北京大学信息化与信息管理研究中心和北大CIO班教务办公室联合主办，CIO时代网承办、北达软协办的“第五届中国云计算应用论坛”在北京大学成功举办，此次论坛以“云计算的转型与创新”为主题，将近200位专家学者、行业代表、优秀CIO们就云计算的技术、架构、建设与应用等一系列的问题展开了讨论，理论与实践结合，思维上再次擦出新的火花 。 国家气象信息中心副总工程师沈文海在论坛上带来了《气象信息化的意义及气象云的作用》的主题演讲，他提到：没有气象信息化就没有气象现代化，技术进步为推动气象业务变革做出了积极贡献。让在场的嘉宾们了解到原来信息化、新技术对于气象部门也是如此的重要。以下为演讲实录： 国家气象信息中心副总工程师 沈文海 各位老师，各位专家，我今天这个报告主要是把与气象相关的东西向大家做一个简单的介绍，也把自己对信息化的理解做一个比较简短的介绍。主要从五个方面来讲。 第一，没有气象信息化就没有气象现代化。 从气象行业的发展历程来看，信息技术对气象学科和气象业务是起着决定性推动作用的。气象观测在17世纪就已经出现了，但到1870年以前，气象预报基本上还是停留在单站天气预报，原因很简单，因为预报专家对气象的整体状态没有明晰的了解。1893年，无线电通信诞生了，由于无线电通信的诞生，到1930年之前，地面观测网建立起来了，使得气象科学家能够从整体上了解到地面气象要素，大气波动和大气运行的状态，由此天气预报的实践开始了，一些气象学科的学派也开始诞生了。1928年，前苏联专家发明了无线电探空仪，使得大气探测得以实现，特别是1939年前，高空探测站网的建立，使得人们对全球整体大气运行状态有了比较全面的了解，由此催生了气象学科的诞生和发展，许多气象科学家是在1930年前后开始陆续出现的，像Rossby先生，此人在气象界是非常著名的科学家，他提出了大气长波理论，奠定了整个气象学科的基础，而如果没有地面站网和高空站网所提供的大气整体观测资料，Rossby先生是无法提出该理论的；进一步说，如果没有无线电通信技术，地面和高空站网是无论如何无法建立起来的。所以说，无线电通讯的诞生和在气象部门的有效使用，促进了，或者说根本性地推动了气象学科的发展。 我们再看雷达的作用，1937年英国政府开始使用雷达，1941年，英国政府率先使用雷达探测风暴，1942年到1943年，美国麻省理工学院专门设计了为气象目的使用的雷达，这是中小尺度系统探测的开端。这使得人们对局部和局地气象运动物理状态有了较为清晰客观的观测手段，从而催生了这一学科的诞生和发展。 再看气象卫星。人造卫星是上世纪50年代中后期才开始出现的，继前苏联之后，美国的人造卫星在上世纪50年代中后期发射成功，而美国的气象卫星是在美国的第一颗人造卫星成功发射后的两年之后就开始投入使用了。可以这么说，卫星的军事用途还没有完全展开的情况下，就已经开始用于气象探测了。气象卫星使得人们对天气系统有了全景式的观看，对许多人类无法到达的地方的天气系统也能够一览无余，这些都催生了很多气象学科的发展。 计算机的使用。这是计算机的创始人之一冯·纽曼先生，他是第一个提出将计算机应用于天气预报的人，他是在1946年就开始思考这个问题，邀请了芝加哥一个年轻气象学家来做这个事情，他在1948年和1949年成功的实现了当时非常简单的气象数值预报。下面的这位是在50年代中后期到了60年代中期，对数值天气预报做出了很多贡献。由于计算机的飞速发展推动了数值预报的高速发展，从而推动了气象业务的快速发展；计算技术对气象学科和气象业务起到了至关重要的推动作用。 再看我国气象信息化发展历程。新中国建立以后，70年代及以前属于艰苦创业阶段，那个阶段是很艰苦的，技术手段很原始，大家可以看这张图，左边这位老同志是在用算盘进行相关的资料处理，这些照片中很珍贵的，都是50年代的照片，正是他们的工作，使得我们的气象事业在艰苦的环境中能够延续发展下来。到了70年代，开始引进国产计算机，这些都是北大当年生产的计算机，我当时刚分到气象局的时候，还用过这些晶体管计算机，很贵的，体积大，计算机量和存储能力都十分有限，但当时这些设备都是很珍贵的。1973年7月，北京被证实批准为全球电信系统的亚洲区域通信枢纽。这套系统是我国第一次实现了数字通信，在当时甚至电信部门都还没有实现数字通信的情况下，气象部门通过该系统的建立首次实现了。这套系统彻底改变了气象通信的局面，意义我就不再强调了。90年代是快速发展的时期，我们当时有第二代气象系统，还有9210工程，由于9210系统，使得我们到90年代开始实现了气象预报业务实时的运行和发布，以及数值预报业务的实时开展。意义ppt上都有，我就不一一念了。 归纳起来，气象通信从最开始的莫尔斯通信、到电传通信、到计算机通信、光通信、微波通信和卫星通信，现在已经到了国际先进水平了。信息处理从最开始的算盘到手摇计算机、到早期微机、到PC1500，可能大家上网去查，网上搜得到的，这个东西在80年代初期的时候，在气象部门普遍推广使用，在当时气象信息化当中起到了举足轻重的作用，这个小计算器右边有一个小针式打印机，可以把一些处理的信息打印出来，甚至把一些探测曲线打印出来，当时气象部门专门组织力量开发的。早期微机当时是上万元一台，很贵，难以普及。所以PC1500当时很实惠，相对来说很有使用价值的。当然，到现在，装备已经越来越现代化了。 预报业务也是同样，从最开始只能是发布趋势预报，到现在每小时滚动更新，全天后，全情景的。 从气象现在的整体发展趋势我们可以看到，我们现在的气象状态，如果抛弃信息技术的话，气象业务和学科将一事无成。我为什么这么说？信息化工作曾经一度在气象部门不是特别受到重视，虽然在座的气象部门的人不多，但我还是要隔空喊话，如果抛弃信息技术，气象部门将一事无成。 下面扼要谈谈我本人对信息化的理解，信息化是永远不会结束的，没有信息化就没有现代化，这是习总书记在去年2月份一次会议上提出的口号。说实在的，我们听到这个口号真是百感交集，觉得黑夜终于过去了，曙光终于来临了，从今年6月份起，气象部门开始大规模的推动气象信息化的建设，由此导致我们最近这段时间忙得焦头烂额，为了气象信息化方案的制定在做相应的一些工作。 总而言之，由于习总书记的这句话，我们大胆的提出了没有气象信息化就没有气象现代化的口号，这个口号已经被广泛的接纳了。 第二，气象信息化不是万能的。 大家都知道，信息技术到目前为止还是无法取代科学研究的，我个人不太同意《大数据时代》作者的观点，认为理论即将终结，未来只须用大数据来说话。我个人认为，气象学科博大精深的理论和方法，是目前信息技术无法取代的，比如前面所提到的Rossby波、柯氏力，以及静力学方程等，这些研究成果你就是把全球顶级的数据分析师都请来，也无法通过大数据分析予以导出。在气象科学面前，现代信息技术的角色仍然主要是工具和手段，是敏捷强健的体魄，而大脑则是气象科技创新，二者缺一不可。我之所以这样说，是因为我们千万不要由一个极端走向另一个极端，把信息化工作神化，认为它可以解决所有问题。 第三，气象信息化的内涵和实质。 由于前一段时间总体规划的缺失以及管理的缺位，气象部门的信息化建设存在很多问题的，经不完全统计，全国气象部门用于气象业务的服务器有4千多台，这是官方统计数据，而且我觉得这个数字是被大大缩小了的，乘以1.5应该是没问题。国家级也不含糊，大家看图，这是服务器，将近400台。机房的情况也是一样，各单位自己都要建。 我把当前气象部门的业务系统比喻成一个胖子，而且现在是越来越胖，如果不加以制止的话，还会继续的肥胖下去，这些问题的产生原因很多，归根到底是认识问题，时间有限，不分析了。 所以，当前气象信息化的主要工作是消肿去冗，疏筋活脉，醒脑通络，强身健体，要把这个大胖子打造成谁见谁都喜欢的健康的人，目标是为气象部门锻造一个敏捷健康的体魄，健康的特征是什么，对外界和自身状态有全面敏锐的感知，对感知信息正确的理解和判断，基于判断做出准确及时的反应，以及具有正常旺盛的新陈代谢，而这恰巧是智慧地球、智慧城市的基本特征，所以我们据此提出了智慧气象的概念。时间有限，不再展开讨论了。 气象信息化与气象科技业务管理创新的关系是什么呢？如果把科技、业务、管理创新比作为气象部门打造一个睿智的大脑的话，当今世界上存在的，最令人崇拜的科学家无疑是斯蒂文·霍金，我们都很敬仰他，但是大家都不愿意成为他，原因很简单，因为他身体不好。打造睿智大脑，信息化可能难以承担，但是信息化可以打造一个健康的体魄，所以，创新加信息化等于气象现代化。 第四，气象云的地位和作用。总而言之，我们从去年9月份开始在策划的气象云的相关工作，是这样的思路，大家看ppt，不再一一念了。 气象云在智慧气象中的地位是一个基础平台，气象云在智慧气象中的作用是构成IT永远就绪的环境和态势。气象云是非常重要的，但是并不是气象信息化的全部内容，气象云只是为气象信息化搭就了一个良好的平台。绝对不能有这种思想，认为搭好气象云，气象信息化就万事大吉了。在气象云上所开展的各项工作，才是气象信息化的主要内容，也是未来气象信息化成败的关键。 第五，气象大数据纵横谈。 气象数据的主要来源不是互联网，而是气象探测系统。进入21世纪以来，气象部门了长达近十年的观测系统更新改造，观测数据量迅猛增长。 一个是地面观测资料，到2000年以前，每个县设有一个观测站，每天观测八次，是人工观测。进入21世纪以后，把人工观测改成了自动观测，人类居住条件这一限制没有了，于是观测站的数量大幅度增加，由原来的三千个站不到，扩展到现在的五万多个站，观测频次由原来的三小时观测一次，加密到了现在的五分钟观测一次，数据量翻了670倍。到2020年，观测站有可能由五万个扩展到七万个，甚至十万个，观测频度由每五分钟一次，可能会进一步加密到每一分钟观测一次，资料量还会增加几倍。 第二个数据，天气雷达。在2000年以前是15部，现在是260部左右，未来是差不多，总而言之，数据量也是很大的，大家看图片。 第三个数据，气象卫星，现在气象卫星是所有气象信息当中最大的一部分，现在的资料量每天2.1TB，未来是十几个TB。 第四个数据，数值预报模式产品。 还有一些其他的观测，高空大气探测，闪电定位监测等等等等，但比起我刚才说的四类数据，体量小很多。如果把这四类观测数据比作是四大金刚的话，剩下的充其量就是小老鼠，这四大金刚把气象数据撑大成为大数据。 高时空密度观测资料有可能揭示出一些目前尚未知道的新的规律，海量气象数据需要高时效处理。所以大数据的相关技术，比如分布式数据管理和处理技术等，气象部门是必须要掌握的。但目前大数据的处理方法，却是另一回事。因为目前业界所称道的大数据处理方法，说到底是数据统计分析，而早在数十年前，类似的数据分析方法便已应用于气象领域了，比如气候统计预测、诊断分析等等，所有这些方法气象界早已用得滚瓜烂熟。所以，简单照搬这些案例方法，在气象部门难以产生意想不到的效果。 所以，我个人认为，气象大数据价值的真正发挥，需要天才的创意，也就是说或，气象科学家睿智的创意，加上业务人员严谨的业务印证和IT人员完美的技术实现，才有可能在气象部门内部挖掘出气象大数据的价值出来。 （编辑：宜春站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
