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【中国气象报头条】慧眼观天识风云 三湘妙笔书华章

来源:  中国气象局网站

发布日期: 2018年12月13日 11时21分

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慧眼观天识风云 三湘妙笔书华章
——湖南以地面观测改革为抓手促业务现代化提速

 中国气象报记者 王玫珏 尹婷 实习记者 谷星月 通讯员 吴钧宇 邬巧琛

  发展永不止步,改革未有尽时。当前,全国地面气象观测自动化改革适逢盛时。

  作为全国地面观测自动化改革7个试点省之一,湖南气象部门以“咬定青山不放松”的猛劲儿,迈出创新步伐,通过技术革新推动综合观测自动化、智能化、标准化发展;湖南气象工作者以“千磨万击还坚劲”的毅力,为满足新时代气象现代化业务服务需求砥砺前行。

  破除“等、靠、要”,立改革创新之决心

  在湖南省中部,南岳高山气象站矗立于衡山望日台,是全国7个高山气象观测站之一。

  55岁的站长易建平,从事气象观测工作已有30余年。同许多老一辈观测员一样,一支笔、一张纸、一台电报机这“老三样”,是他人工观测时代最长久的陪伴。

  人工观测不仅困难大,而且效率低。观测员需采集气压、气温、湿度、能见度、雨量等20多项数据,并将数据信息制作成报表,再进行发报。观测要按规定时间、程序完成,因此越是遇上刮风下雨、电闪雷鸣、暴雪低温等恶劣天气,观测员越要往外“冲”。

  “2008年,湖南遭遇历史罕见的低温雨雪冰冻灾害。寒冬的夜里,高山气象站观测场围栏、风向杆、百叶箱等都结了一层厚厚的冰碴。站里缺水缺电,封山后只能依靠小型发电机供电。观测员不畏严寒,定时冲进冰天雪地,清理仪器,开展观测。”易建平回忆。

  对于南岳高山气象站乃至全国的气象站来说,2014年是“大变样”的开始。从那一年1月1日开始,全国地面气象观测业务进行调整,取消了雷暴等13种天气现象观测和夜间人工观测。

  观测自动化和业务体制改革的步伐稳步向前,借助先进设备和仪器的“一臂之力”,地面观测大多数项目实现了自动观测。全国各地区域自动气象站网建设紧锣密鼓地进行着,气象业务中最常见的气温、风、气压、湿度等要素观测,基本不再依靠人力。

  观测员的工作量减少了,预报员却面临新的难题——观测业务调整后,夜间的“云、能、天”实况资料不足。

  “以往预报员制作早间天气预报,发布大雾、冰冻、暴雪等预警,对夜间的观测资料,特别是2时和5时的天气实况、云量、能见度、雷暴状况等依赖程度较高。如果这些常用天气现象和天空状况等资料无法获取,精细化要素预报、灾害性预警等业务都会受到影响。”湖南省气象台国家级首席预报员姚蓉说。

  观测业务调整后,夜间人工资料缺失这一新问题,亟待解决。

  湖南省气象局党组认识到,这是改革后的新常态,必须破除“等、靠、要”思想,改变预报人员单纯依赖人工观测资料的思维惯性,积极寻求解决方法。

  填补“云、能、天”空白,开创智能化判识先河

  受制于技术、资金等因素,云量、云高和天气现象等要素观测依旧需要人工进行,主观性强,且无法获取高时间频次、高空间密度的数据。虽有部分站点布设了自动测云仪器,但这类仪器精细复杂,需要专业技术人员维修维护,投入及维护成本高,不适于大范围布设。

  云和天气现象通过人来判断是比较容易的,但自动观测或智能判识难度很大。这成为全国地面气象观测自动化“最后一公里”的技术瓶颈。

  破“茧”方可化蝶。湖南省气象局将解决技术“瓶颈”问题提到重要议程,集中业务和科研优势力量组建了技术攻关组,为打通地面观测自动化“最后一公里”积蓄力量。

  如何充分利用自动气象站的基本观测资料,对缺失的观测资料进行补充?攻关组想到的第一步,就是凝练本地化的关键业务指标和判据。

  2014年是地面观测改革之年,是充满困惑之年,也是湖南省气象局在观测业务上的发力之年。

  那一年,依托预报预测能力建设项目,湖南省气象局组织开展对地面综合观测资料的深度应用研究。

  知难而进,迎难而上。湖南省气象局逐步在云量及雾、霾、雷暴、冻雨、雪等人工观测项目的判识方面取得了成果。

  从2015年汛期开始,多源观测资料融合产品就在省气象台和全省各地市(州)气象局投入业务应用。各地市预报员能直接通过MICAPS系统调阅逐小时的云量等数据,有效弥补了夜间“云、能、天”实况资料的不足。

  湖南省气象局局长刘家清介绍,自推广多源观测资料融合业务以来,湖南每年减少了大量的人工加密观测,国家基本/基准站观测工作量减少约33%,台站业务人员逐步转型发展,基层预报预警和服务效益得到明显提高。

  “很有特色!湖南开发的地面气象要素融合产品,很大程度上满足了地面观测业务调整后,预报预警发布对气象资料时效性和完整性的要求。”2015年6月24日,中国气象局专家组赴湖南调研并肯定了其改革成果。

  促进“点、线、面”发展,献智气象观测现代化

  湖南气象部门立足自主创新,开创了地面观测要素智能化判识的先河,实现“云、能、天”观测判识从零到一的突破。

  很快,这项可复制、可借鉴、可推广的技术方法,在全省自上而下推广开来,跨部门和跨省的推广交流稳步推进,与国家级层面的应用合作有序衔接,引领示范作用突显。

  2016年3月,中国气象局制定《面向预报业务的云量综合观测产品应用工作方案》,5月召开了云量综合观测产品应用工作启动会,明确采用湖南的技术方法,在北京、辽宁、河南、湖北、广东、四川、甘肃、宁夏、新疆等试点省份开展业务试运行。此外,该产品还在湖南省内的国土、环保、民航、交通等部门推广应用。

  这项技术方法的意义在于实现了观测自动化的技术革新,关系到气象现代化的全面推进和气象业务服务能力的提升。

  “起初我们只是想解决业务工作中的问题,急需、急缺什么资料,就攻克这类资料的技术难关,没想到能推广至全国。”湖南省气象局领军人才、国家级首席预报员叶成志说,“湖南气象工作者‘霸得蛮’(能吃苦),认定一个目标就要拿下来,方法总比困难多。”

  综合判识智能化观测新模式,从无到有、从有到强、从本地到全国,一步一个脚印往前走。

  2017年,中国气象局印发《综合气象观测业务发展规划(2016-2020年)》,明确提出“大力推进观测模式智能化,发展天气实况自动判识能力”。

  同年,湖南省气象局牵头中国气象局小型业务能力建设项目“综合气象观测智能分析判识系统建设”,联合江苏、安徽、宁夏联动共建,进一步推动全国综合气象观测自动化、智能化、标准化发展。

  他山之石,可以攻玉。在项目攻关中,气象部门突破传统思维桎梏,用天气预报的思路解决气象观测中的问题,将常用于气象预报分析领域的决策树、随机森林、逻辑回归等人工智能分析方法应用于气象观测业务。

  将统计方法与人工智能技术相结合,综合气象观测智能分析判识系统从技术上实现跨越式发展。攻关组充分利用现有的观测手段,基于物理模型和大数据分析,构建了适用性广、准确率高、物理概念明确、可移植且推广性好的云和多种天气现象判识模型。

  “发展智能化观测为了人、也依靠人。”刘家清说,在项目建设中,通过跨省整合预报、观测、信息等多领域业务技术力量,由气象预报业务人员自主开展地面观测自动化技术的研发,同时吸纳优秀观测员和信息网络人才参与研发,力争博取众长、优势互补。

  刘玥是吉首国家基准气候站一名年轻的观测员,她说:“基层观测业务人员也需要主动学习,跟上综合观测业务的变化,避免做只会检修观测装备的‘蓝领’,发挥好平台系统的效益。”

  经过中国气象局综合观测司组织的专家论证,湖南建立的综合判识智能化新模式,可有效补充并逐步取代目前的部分人工观测项目,为台站观测业务无人值守奠定基础。

  据悉,根据中国气象局的部署,全国地面气象观测将于2020年1月1日全面实现自动化。


编辑:吴钧宇

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