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走向监测精密 迈入智慧未来——地面气象观测全面自动化业务运行一周年

发布时间:2021年04月02日 来源:中国气象报社

    时间之河川流不息,改革路上风华正茂。

  一年前的4月1日,随着地面气象观测自动化改革从全国试运行切换为正式业务运行,我国地面气象观测迈入全面自动化时代。

  挥别老一辈气象观测的笔、纸、电报机“老三样”,如今,全国2423个国家级地面气象观测站实现观测自动化、数据精准化、综合判识智能化,这一划时代、里程碑式的跨越,注定不凡。

  回望告别人工观测的这一年,广大气象工作者瞄准“监测精密”的目标,实干笃行,在实现观测精密、管理精细、数据精准的道路上,留下奋斗的印记。

  做加法——数据精准“增量”

  一个时代的开启,“量”的变化最易被看到。

  2020年4月1日,地面气象观测自动化改革正式业务运行后,国家气象信息中心监控大屏上,实时显示着这样一组数据:观测频次比人工观测约提高4倍至8倍,数据量比自动化改革前增加5倍以上;观测数据传输用时由分钟级优化至秒级,到报完整率达99%以上,传输频次从5分钟提升至1分钟。如万千溪流汇入江海,观测数据更趋精密引来的“量变”,率先站上崭新的起点。

  “观测频次增加、传输时效提升,为数值预报初始场提供了更为精密的观测资料。”广州热带海洋气象研究所研究员张旭斌表示,这是预报准确、预警及时的重要基础。

  对于在湖南省气象台一线预报服务岗位上工作了近40年的国家级首席预报员姚蓉来说,海量的精密观测数据,让天气预报员不再陷入“巧妇难为无米之炊”的尴尬局面。“在天气预报中,可以实时应用地面智能综合判识数据,大大提高了预报员对灾害性、关键性、转折性天气的分析研判能力。”

  姚蓉口中的智能综合判识数据,是在地面气象观测全面自动化后,用来替代相应人工观测数据的国家级自动综合判识数据产品。

  像总云量、云高、露、霜等原需要人工观测的项目,现在统一由机器智能算法提供综合判识,并将数据集成在MICAPS等业务平台中。一年来,该类数据每小时整点后20分下发,从运算传输到省级CIMISS入库,平均用时仅需约26分钟,国、省、市、县四级业务单位均能通过业务平台获取该数据,支撑当地的预报服务工作。

  做减法——促进转型升级

  回看这一年,气象观测数据在精准“增量”的同时,基层地面观测业务却匠心独具“做减法”:优化观测项目、改进观测方式、调减观测任务,站网值守全面自动化,基层台站转型升级。

  “从人工值守到自动观测,不仅数据质量有保障,我们还可以有更多时间用于预报服务和装备保障。”新疆维吾尔自治区喀什英吉沙县气象局值班员买尔艳·买买提明一边介绍,一边查看着自动站观测数据入库情况。

  地面观测自动化在全国正式业务运行后,气象观测项目取消6项、调减台站任务7项,由中国气象局统一布局32项、省级气象部门自定7项。优化精简项目的目的,不只保障观测业务运行平稳有序、运转高效,还要推动基层台站全面转型升级。

  一年来,台站观测业务完成数据采集获取向运行保障、数据处理分析的转型升级,基层观测人员在预报预警、防灾减灾、专业服务等综合业务领域拓展更广阔的空间。

青藏高原沱沱河气象站,“90后”观测员雷雅丽一边值班一边感慨:“我们再也不用大晚上冒着严寒、举着手电出门观测了,可以把更多精力用到服务和科研上面去。”自动观测、数据异地实时监测的实现,是科技发展和改革创新带给艰苦台站观测人员的人文关怀。

  据统计,与自动化前相比,各地气象部门观测业务能力显著提升,投入地面观测业务工作量下降了60%。释放出的人才红利正孕育着更契合当地经济社会高质量发展需求的科研业务服务人才。

  把气象观测任务主要交给机器的另一个关键问题是:如何保证观测质量?这需要从系统构建的角度,做好管理精细文章。而这篇文章,已早早做在了前头。中国气象局以提升观测业务质量为切入点,用时4年构建气象观测质量管理体系。2020年12月,该体系通过中国质量认证中心整体认证审核,获得ISO9001认证证书。至此,中国的气象观测数据品质有了一张含金量十足的“国际通行证”,气象观测业务管理向着科学化、标准化、国际化阔步前行。如今,在省级MDOS系统中,数据质控业务更加集约高效。

  开新局——实现跨越式发展

  需知一切成绩并非一蹴而就,在开启地面气象观测全面自动化的这一年,气象观测全链条业务流程、运行机制、装备保障,正在有条不紊地演进迭代。现如今,这场深刻而广泛的地面气象观测自动化改革,正向纵深发展——

  这一年,地面综合气象观测业务平台与气温降水多传感器控制系统挂接,为自动气象站气温、降水数据完整可用加码添能;106套辐射站自动观测设备上马,给辐射观测数据准确、运行稳定再添保障;《冻土自动观测仪建设技术方案》编制印发,全国19个冻土日数较多的省份,启动冻土平行观测,地面自动化观测项目再增“新丁”;全国2345个国家级地面气象观测站安装天气现象视频智能观测仪,29省(自治区、直辖市)的2304站上传天气现象识别数据,为智能综合判识开辟新境;在江苏,构建国家级地面观测站主备站数据采集传输智能双链路,实现故障自动愈合和双套站数据自动融合,有效提高数据采集-处理-传输链路的稳定性和可靠性;在湖南,天气现象视频智能识别算法不断优化,与多个人工观测项目对比,一致率、准确率稳步提升……

  发展见证成就,硕果不胜枚举。必须承认,地面气象观测全面自动化的巨大变化,是基于大数据、人工智能等科技不断发展的水到渠成。

  面向未来,随着天气现象视频智能观测设备的广泛应用,地面气象观测智能判识方法从单纯的依靠统计模型,转变为统计方法与AI图像识别技术相结合。这一转变,将让气象观测事业从技术上再次实现跨越式发展!

  站上新起点,地面气象观测业务必将厚积薄发,激流勇进迎难而上。“十四五”规划创新发展蓝图已然绘就,气象部门将着力发展全时全域全要素综合气象观测,为气象强国建设注入强大动力,为全面建设社会主义现代化国家贡献气象力量。(李冬梅 金泉才 张琪 孙啸 罗丹 曾彦彦对本文有贡献)

  (作者:王若嘉 责任编辑:张林)