大數(shù)據(jù)條件下的氣象保障應(yīng)用分析

林琳

摘 ? 要：氣象信息化進程的不斷加速，以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使氣象數(shù)據(jù)的總量迅速增加。海量的氣象數(shù)據(jù)滿足“大數(shù)據(jù)”數(shù)據(jù)量大、種類繁多、處理需求速度快以及高價值的幾個特征。隨著當(dāng)今社會進入了大數(shù)據(jù)時代，我國的氣象事業(yè)發(fā)展也與大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合，以嶄新的思維和技術(shù)去分析、挖掘海量的氣象數(shù)據(jù)，提高了預(yù)報、預(yù)警和綜合服務(wù)能力。文章就大數(shù)據(jù)條件下的氣象保障服務(wù)進行分析，對大數(shù)據(jù)和氣象大數(shù)據(jù)進行了一定的闡述，并對大數(shù)據(jù)對氣象保障的影響進行了初步分析。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);氣象數(shù)據(jù);氣象保障

隨著社會、經(jīng)濟、教育和科技的迅速發(fā)展，氣象科學(xué)與國計民生方方面面的關(guān)系越來越緊密，能夠提供準(zhǔn)確而又精細的氣象保障服務(wù)，對經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展和人類活動日益重要，氣象工作也前所未有地受到全社會的關(guān)注。伴隨著氣象信息化、智能化進程的不斷加速，氣象部門內(nèi)部歷史累積的氣象數(shù)據(jù)不斷地增加。當(dāng)前，氣象部門現(xiàn)存的氣象數(shù)據(jù)總量已經(jīng)達到PB級，并且每年新增加的數(shù)據(jù)也接近PB級，較20世紀(jì)90年代增長了數(shù)千倍，并且仍在快速增長中。氣象資料數(shù)據(jù)包含各種類型的數(shù)據(jù)，包括：地面觀測數(shù)據(jù)、海洋觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星資料數(shù)據(jù)、雷達資料數(shù)據(jù)和數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品數(shù)據(jù)等觀測數(shù)據(jù)和各類氣象產(chǎn)品產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，這些氣象數(shù)據(jù)共同構(gòu)成了氣象大數(shù)據(jù)。

1 ? ?氣象大數(shù)據(jù)的發(fā)展

1.1 ?大數(shù)據(jù)的內(nèi)容

隨著高速互聯(lián)網(wǎng)、萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展，世界步入了大數(shù)據(jù)時代。高速網(wǎng)絡(luò)、智能傳感器、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能終端、云計算平臺、地理信息系統(tǒng)和高速計算機等多種技術(shù)共同發(fā)展的生態(tài)環(huán)境和技術(shù)平臺，成為了大數(shù)據(jù)技術(shù)快速發(fā)展的沃土。

在社會的發(fā)展過程中，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，由此在網(wǎng)絡(luò)中涌現(xiàn)出大量的各種數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)的集合就構(gòu)成了所說的大數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)的本質(zhì)并不在于“大”，而是在于它是以一種嶄新的思維角度和技術(shù)角度去分析和解剖這些海量數(shù)據(jù)。所以，大數(shù)據(jù)既是指海量的數(shù)據(jù)，也是指處理這些海量數(shù)據(jù)的技術(shù)和工具方法，另外，還指在如何利用這些海量數(shù)據(jù)時人們思維方式的轉(zhuǎn)變。研究大數(shù)據(jù)的目的在于有效地分析海量的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)中所蘊含的內(nèi)容和相互關(guān)系給挖掘出來，然后用這些的信息指導(dǎo)人們的工作。所以說，大數(shù)據(jù)所詮釋的不只是數(shù)據(jù)的數(shù)量大，更是代表數(shù)據(jù)處理的一種手段與方法。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)相比，兩者間的規(guī)模有很大的不同。更重要的是對數(shù)據(jù)的使用方式方法也截然不同。如今在處理、使用大數(shù)據(jù)時，往往需要借助很多的方式和各種技術(shù)才能完成[1]。

1.2 ?大數(shù)據(jù)的特征

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，大數(shù)據(jù)應(yīng)用的場景越來越廣泛，其本身的特征也在不斷變化。在大數(shù)據(jù)這一概念剛出現(xiàn)的時候，其特征是需要處理的數(shù)據(jù)量大，處理和傳輸數(shù)據(jù)的速度要求高、數(shù)據(jù)類型的種類較多。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展和在經(jīng)濟、商業(yè)活動中應(yīng)用范圍的不斷擴展，在各行業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)掘出了巨大的商業(yè)價值。因此，體量（Volume）大、數(shù)據(jù)種類繁多（Varity）、數(shù)據(jù)處理速度要求（Velocity）快、擁有高價值（Value），這4個特征現(xiàn)在被普遍看作大數(shù)據(jù)的基本特征[2]。

1.3 ?氣象大數(shù)據(jù)的形成

氣象觀探測技術(shù)和數(shù)值預(yù)報模式的發(fā)展和氣象應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，造成近年來各種類型的氣象數(shù)據(jù)呈幾何速度增長。就數(shù)據(jù)體量而言，氣象數(shù)據(jù)在當(dāng)前的總量大約為23 PB，而每天產(chǎn)生的氣象數(shù)據(jù)量可達幾十個TB，可以說氣象行業(yè)已經(jīng)進入了大數(shù)據(jù)時代。那么如何高效地利用這些海量的數(shù)據(jù)資源，用于短期和長期的氣候研究以及適應(yīng)各種氣象保障工作，是氣象領(lǐng)域的研究課題之一。

氣象的精準(zhǔn)預(yù)報需要多門學(xué)科的融合，提高天氣預(yù)報、天氣警報的準(zhǔn)確性也需要引入新思想和新方法。用大數(shù)據(jù)的觀點來重新審視海量的氣象數(shù)據(jù)，可以改變以往處理氣象數(shù)據(jù)的方式和方法，解決之前氣象預(yù)報沒有關(guān)注過的問題[3]。

2 ? ?氣象大數(shù)據(jù)的內(nèi)容和特征

2.1 ?氣象大數(shù)據(jù)的內(nèi)容

氣象大數(shù)據(jù)主要是指在氣象領(lǐng)域圍繞智能預(yù)報和智慧服務(wù)，從氣象數(shù)據(jù)的采集、加工處理、預(yù)報預(yù)測、共享服務(wù)、存儲歸檔等氣象業(yè)務(wù)和科研工作的各個環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)。主要有氣象觀測數(shù)據(jù)、在此基礎(chǔ)上加工形成的氣象產(chǎn)品數(shù)據(jù)，以及互聯(lián)網(wǎng)的氣象數(shù)據(jù)。

大數(shù)據(jù)這一概念誕生后，許多行業(yè)受到不同程度的沖擊，甚至有些理念是完全顛覆傳統(tǒng)的。氣象這門學(xué)科本身就與數(shù)據(jù)處理技術(shù)相因相生、相輔相成，大數(shù)據(jù)給氣象帶來了挑戰(zhàn)，也帶來了新時代的曙光。正確理解并探索、掌握大數(shù)據(jù)的方法、技術(shù)、理念，在從觀探測數(shù)據(jù)采集到專業(yè)化、智能化氣象預(yù)報預(yù)測和氣象應(yīng)用領(lǐng)域的各個環(huán)節(jié)，提高氣象數(shù)據(jù)自動化處理能力和對氣象數(shù)據(jù)價值的高效深入挖掘，是今后一段時間氣象大數(shù)據(jù)的發(fā)展方向[4]。

2.2 ?氣象大數(shù)據(jù)的特征

當(dāng)前氣象行業(yè)累積了海量的各型氣象數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量巨大，時間序列長，空間覆蓋廣，產(chǎn)品體系完備，已具大數(shù)據(jù)體量大的特征：（1）各類氣象數(shù)據(jù)種類豐富，從直接觀測數(shù)據(jù)到遙感觀測數(shù)據(jù)，從大氣物理變化觀測數(shù)據(jù)到大氣化學(xué)變化觀測數(shù)據(jù)，從大氣圈數(shù)據(jù)到海洋等多圈層觀測數(shù)據(jù)，滿足了大數(shù)據(jù)的種類繁多特征。（2）氣象行業(yè)數(shù)據(jù)增長飛快，氣象數(shù)據(jù)的采集過程通常是逐天、逐小時甚至是逐分鐘發(fā)生的，因此，對處理數(shù)據(jù)速度快這一需求也日益增長，滿足數(shù)據(jù)更新快的特征。（3）對于海量氣象數(shù)據(jù)的分析、處理與深入挖掘，不但服務(wù)于氣象行業(yè)本身，而且現(xiàn)今氣象與社會各行各業(yè)以及人們的生產(chǎn)、生活等聯(lián)系越來越緊密，融合其他相關(guān)數(shù)據(jù)就可以產(chǎn)生巨大價值，氣象數(shù)據(jù)完全滿足大數(shù)據(jù)的高價值特征[5]。

2.3 ?氣象大數(shù)據(jù)的分析

氣象部門的主要的任務(wù)之一就是對氣象數(shù)據(jù)進行分析，在基于大數(shù)據(jù)條件下的各類氣象資源的數(shù)據(jù)分析現(xiàn)今仍然處于相對起步的階段。近年來，大數(shù)據(jù)這一概念在各行各業(yè)的應(yīng)用過程中不斷積累經(jīng)驗，為氣象行業(yè)今后大量使用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)提供了先進的方法和可靠的技術(shù)保證?；诖髷?shù)據(jù)的環(huán)境，氣象數(shù)據(jù)的數(shù)量呈幾何數(shù)量增長，一方面，對于天氣氣候預(yù)測來說，就有了更多的初始化數(shù)據(jù)來進行更加精細的分析預(yù)報，一定程度上提高了預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性;另一方面，對氣象數(shù)據(jù)分析的軟、硬件提出了更高的要求。

對于氣象學(xué)科而言，氣象數(shù)據(jù)的采集、存儲、挖掘分析等各個方面將受到大數(shù)據(jù)技術(shù)的深刻影響，但是從目前看來，其尚不能顛覆傳統(tǒng)的天氣預(yù)報方法，這是因為它不可能直接解決氣象科學(xué)機理問題。對于氣象學(xué)科的核心業(yè)務(wù)—氣象預(yù)報而言，相對于傳統(tǒng)的氣象數(shù)據(jù)，如今氣象大數(shù)據(jù)在天氣預(yù)報方式方法的本質(zhì)上沒有改變，只是海量的氣象數(shù)據(jù)在新形勢和新潮流下的一種發(fā)展和延伸。

3 ? ?大數(shù)據(jù)在氣象保障中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)時代，氣象保障服務(wù)在不斷地拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，從最基礎(chǔ)的天氣預(yù)報到短期、長期氣候預(yù)測、氣象防災(zāi)減災(zāi)、公共氣象服務(wù)等，一直為社會創(chuàng)造財富、減輕自然災(zāi)害損失。大數(shù)據(jù)技術(shù)成為氣象保障服務(wù)不斷創(chuàng)新和完善的重要支撐。

3.1 ?在防災(zāi)減災(zāi)氣象保障中

我國自然災(zāi)害頻發(fā)，防災(zāi)減災(zāi)是氣象部門最重要的職責(zé)之一。防災(zāi)減災(zāi)不僅需要完善預(yù)警系統(tǒng)和提高預(yù)警準(zhǔn)確率，還要盡量提高提前預(yù)警時間，直接指導(dǎo)各級部門防災(zāi)避災(zāi)減少損失。應(yīng)用氣象大數(shù)據(jù)，綜合提高預(yù)警時間和預(yù)測災(zāi)害程度，將在這方面發(fā)揮巨大作用。對各種氣象災(zāi)害來說，防患于未然是應(yīng)對氣象災(zāi)害的有效方式，所以災(zāi)害預(yù)警顯得格外重要。要利用氣象大數(shù)據(jù)技術(shù)，健全氣象災(zāi)害預(yù)警體系，充分發(fā)揮氣象部門在國家綜合防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)中的預(yù)報監(jiān)測先導(dǎo)作用，不斷提升氣象綜合防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)的能力水平。

3.2 ?在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣象保障中

氣象大數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)實現(xiàn)，通過分析、研判各種氣象數(shù)據(jù)資料，提前預(yù)測短期氣候特征，指導(dǎo)農(nóng)民農(nóng)戶合理地安排各項生產(chǎn)，規(guī)避不利天氣因素，最大限度地降低由于氣象災(zāi)害所造成的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損失?？梢酝ㄟ^結(jié)合氣象大數(shù)據(jù)分析，把洪澇、干旱、病蟲害易發(fā)時段等危害農(nóng)作物生長的天氣預(yù)警信息準(zhǔn)確、有效、及時地推送給農(nóng)戶，合理指導(dǎo)農(nóng)戶生產(chǎn)安排活動，盡量減少或減輕災(zāi)害性天氣因素對農(nóng)作物生長的影響。另外，還可以運用氣象大數(shù)據(jù)的天氣預(yù)警信息，提前預(yù)測季節(jié)性天氣特點，指導(dǎo)農(nóng)戶提前規(guī)劃好銷售計劃，最大限度地減少天氣原因?qū)r(nóng)產(chǎn)品上市時的影響。同時，農(nóng)業(yè)服務(wù)體系的建設(shè)對于現(xiàn)代氣象服務(wù)的需求一方面體現(xiàn)在對氣象資源本身的使用上，也就是各種氣象數(shù)據(jù)的分析，另一方面，也體現(xiàn)在為利用氣象資源服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所做的地面配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

3.3 ?在交通出行氣象保障中

氣象大數(shù)據(jù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用也已經(jīng)比較成熟，尤其是在航空氣象保障中，應(yīng)用于航空氣象保障的數(shù)據(jù)，不僅包括普通的氣象數(shù)據(jù)，而且還要有更加精細的起降機場、航路、管制區(qū)的實況和預(yù)報數(shù)據(jù)，其保存的數(shù)據(jù)量是一般氣象數(shù)據(jù)的數(shù)倍以上，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)提高天氣預(yù)報、危險天氣預(yù)警準(zhǔn)確率對于保證飛行安全來說，有著重要意義。同時，應(yīng)該對飛行、機場、管制部門等氣象用戶的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)進行挖掘分析，根據(jù)各用戶的實際需求，向用戶定向推送定制的各類氣象產(chǎn)品來滿足用戶需求，實現(xiàn)氣象服務(wù)精細化。鐵路、公路交通氣象服務(wù)是通過對鐵路或公路沿線的天氣實況監(jiān)測和天氣預(yù)測，及時、有針對性地發(fā)布危險天氣告警，減少氣象災(zāi)害對道路交通的影響，避免在道路交通運輸中惡劣氣象條件造成的人民生命財產(chǎn)的巨大損失。通過氣象大數(shù)據(jù)技術(shù)及時提供道路交通氣象災(zāi)害的應(yīng)急預(yù)警，建立道路交通氣象的實時監(jiān)測、信息自動收集、危險天氣警報業(yè)務(wù)系統(tǒng)，不僅是氣象部門增強保障能力、拓寬保障領(lǐng)域、提高保障質(zhì)量、發(fā)揮氣象保障效益的重要途徑，也是實現(xiàn)道路交通運輸安全、暢通和高效的重要保障之一。

4 ? ?結(jié)語

專業(yè)氣象保障業(yè)務(wù)近年來從最初的天氣預(yù)報單一模式發(fā)展到現(xiàn)在的短期、長期氣候預(yù)測、氣象防災(zāi)減災(zāi)、公共氣象服務(wù)等方面，不斷探索和應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，使之逐漸融入并服務(wù)于各類氣象保障工作。海量的氣象數(shù)據(jù)與海量的行業(yè)數(shù)據(jù)交叉融合，進而能夠快速、全面地分析研究對象的變化規(guī)律和變化趨勢，因此，需要在氣象數(shù)據(jù)和其他不同行業(yè)數(shù)據(jù)之間確立一些合理的規(guī)則，進而能夠運用各種模型來對未來進行預(yù)測、評估。然而，在實現(xiàn)氣象大數(shù)據(jù)的過程中，“數(shù)據(jù)壁壘”是一個實實在在的障礙，不但需要建立雙方及多方的信息基礎(chǔ)環(huán)境進行數(shù)據(jù)的融合，而且對各個行業(yè)的數(shù)據(jù)都需要充分理解，并進行融合以至深度分析。發(fā)展氣象大數(shù)據(jù)，勢必要打破行業(yè)間的“數(shù)據(jù)壁壘”，真正做到各類數(shù)據(jù)共享，才能更大限度地實現(xiàn)氣象大數(shù)據(jù)的價值。如今，氣象與經(jīng)濟發(fā)展和社會生活息息相關(guān)，因此，發(fā)展氣象大數(shù)據(jù)大有作為，一定能為國家、為社會創(chuàng)造更多的財富。

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