气象业务自动化_第一讲ppt课件

1、气候业务自动化授课教师舒守娟南京大学大气科学学院中尺度灾祸性天气教育部重点实验室.气候业务的涵义概念：指在气候和与之相关的领域中，从信息的采集、数据的传输存储和加工处置到运用效力的全过程包括的详细内容：气候综合观测业务地基、空基和天基气候信息网络业务通讯网络、数据存储管理和共享等气候信息加工业务天气/气候/农业/专业气候预告、预测和评价公益气候信息效力决策、公众及专业专项效力等.第一讲 绪论我国气候业务预告进展我国现代气候业务体系存在的差距和未来建立目的我国气候业务预告平台.我国气候业务体系改革进程50-60年代 初创阶段学习苏联气候部门阅历，建立了全国四级气候业务体制

2、的根本框架80年代 开场现代化阶段 制定现代化开展纲要(1986-2000，15年)建立区域中心，构成全国五级业务体制90年代 加快现代化阶段 制定(1991-2020，30年)建立气候综合观测、气候信息网络、根本气候信息加工分析预测、气候效力系统等四大功能技术体系9210工程、新一代天气雷达工程、气候卫星工程、数值天气预告系统、气候预告人机交互处置系统(MICAPS)、短期气候预测系统以及中尺度预告系统21世纪-建立现代气候业务体系.我国天气业务体制五级国家级气候中心、卫星中心、气候中心、气候信息中心、大气探测中心，区域气候中心省区、市气候台地市、州、盟气候台县市、区、旗气候站北京区域气候中

3、心沈阳区域气候中心上海区域气候中心武汉区域气候中心广州区域气候中心成都区域气候中心：重庆、四川、贵州、云南、西藏兰州区域气候中心乌鲁木齐区域气候中心.国家级全国灾害性天气监测、短时预报，全球短中期和延伸期天气预报及全国天气会商和灾害性天气联防等；精细化气象要素客观指导预报；区域中心区域内短时及中短期天气预报及会商指导、灾害天气联防；区域海洋、水文预报指导； 省级灾害天气监测、短时和临近预报；精细化的气象要素预报；开展与邻省的灾害性天气联防；地市级灾害天气短时和临近预警，补充订正省台中短期预报和专业气象预报；县级灾害天气短时和临近预警，补充订正省台中短期预报；.国 家 级区 域 中 心省 级地

4、级县 级政府、公众、专业用户指点产品指点产品产品上传产品上传产品上传服 务天气预告的业务指点关系.21世纪-我国现代气候业务体系支撑预告预测科技支撑与保证保证需求综合观测公共效力保证保证支撑需求需求支撑根底中心根本.信息网络 计算机技术保证 教育培训决策气候效力公众气候效力专业气候效力 业务系统平台 数值预告系统天气监测灾祸性天气短时临近预告精细化天气预告专业气候运用研讨和成果转化环境交通水文海洋 地基探测 天基探测 空基探测综合观测根底预告预测中心公共效力根本.1855年，世界上第一张天气图因克里米亚战争而诞生天气图是现代天气预告的开端，在气候学上意义艰苦，它把一个地点、一个地点的气候要素有

5、机地联络到了一同，使眼界由点(“坐井观天)扩展到面(“放眼世界)预告人员可以在短时间内经过天气图了解大范围乃至全球的气候情况，经过延续几张天气图，推测天气的未来变化。直到数值天气预告问世，天气图不断是气候人员预告天气的主要工具在数值预告蓬勃开展的今天，天气图仍不失为预告工具之一.我国气候业务进展(1)全国绝大多数气候台多用手绘天气图方法制造天气预告30年代从1930年起，由竺可桢指点的气候研讨所在南京正式发布天气预告和台风警报50年代电子信息技术的开展加快了我国气候业务的开展进程70年代80年代数值预告(根底)+天气图等多种预告方法的综合运用.多种业务天气预告方法的综合运用预报时效 预报对象预

6、报方法天气监测灾害性天气、极端天气事件实时观测、气候分析临近预报（h) 害性天气及相关灾害 外推预报(客观主观) 短时预报（31h) 灾害性天气及相关灾害，气象要素 精细数值预报，动力诊断短期预报（12-72h） QPF、灾害天气、气象要素数值预报、集合预报，预报员订正中期预报（4-10天）QPF、气象要素、重大天气过程数值预报、集合预报，预报员订正延伸期预报（10-30天）重大过程，气象要素趋势动力统计、集合预报.我国气候业务进展(2)气候观测系统得到了较快较好的开展常规观测卫星探测非常规观测雷达探测.综合气候观测系统-天基、空基和地基气候部门各类气候站2751个基准气候站： 143个根本气

7、候站： 530个普通天气站： 1736个大气辐射站： 98个酸雨观测站： 86个沙尘暴监测站一期： 46个土壤湿度观测站： 433个农业气候观测站： 624个大气本底站： 4个闪电定位(地闪) 98个闪电定位(云间闪)： 3个多普勒雷达站 101 共 (3902)注：不包括单要素/2-3要素站和中尺度小网等站.120个探空站158部新一代天气雷达600个自动气候站七十年代开始设计和研制1988.9.7风云一号A星极轨试验1990.9.3风云一号B星极轨试验1997.6.10风云二号A星静止试验1999.5.10风云一号C星极轨业务2000.6.25风云二号B星静止试验2002.5.15风云一号

8、D星极轨业务2004.9.19风云二号C星静止业务2006.10.19风云二号D星静止业务.我国新一代天气雷达分布资料源自中国气候局.我国气候业务进展(3)-现状1建立了比较完好的数值天气预告业务体系全球中期天气预告，中尺度数值天气预告，全球资料变分同化系统、全球集合预告系统，热带气旋途径数值预告，沙尘、紫外线、海浪、核放射性污染物分散传输等专业数值预告方式及相应的业务运转与监控系统 2建立了以数值天气预告为根底、人机交互信息加工处置系统为平台、综合运用多种预告技术方法的天气预告业务技术体系建立了以气候信息综合分析处置系统MICAPS为中心的天气预告业务技术平台，天气预告程度稳定提高，其中台风

9、途径预告已接近国际先进程度.数值预告业务系统2. 区域方式3. 精细方式1.全球方式4770km3500km3000km1000km程度分辨率 60 公里预告时效 未来十天区域范围 全球程度分辨率 20公里预告时效 未来2天区域范围 931230E 20450N程度分辨率 5公里预告时效 未来2天区域范围 1151200E 37420N.数值预告的业务分工国家级数值预告业务区域中心数值预告业务省级数值预告业务全球中期数值天气预告510公里分辨率区域数值天气预告13公里分辨率的区域精细数值天气预告数值天气预告产品解释和运用.高空探测信息天气雷达网网络信息雷电监测信息气候卫星资料数值预告(根底)现

10、代天气预告.预告员参考信息的四个来源数值预告产品(ECMWF、日本、T213及本地方式)本地预告产品和方法(统计、动力和天气)大量的原始检测和观测信息上级指点预告预告员.资料分析交叉重叠+信息种类繁杂天气预告人机交互处置应运而生！将图形图像处置技术、人机交互技术、图形显示和编辑功能有机结合，为预告员提供了一个非常方便的任务平台更充分的运用信息节省预告员的手工劳动时间提高任务效率提供强有力的预告产品便于修正、移植和扩展.最早的预告员任务平台：美国AFOS预告任务站(80年代)美国SWISS系统，主要用于卫星云图显示美国AWIPS(日本的COSMETS )天气预告人机交互处置系统(90年代)功能齐

11、全人机交互处置才干强综合处置各种信息可以编辑各类天气预告.我国“9210工程(气候卫星综合运用业务系统)国家计委在1992年10月正式同意中国气候局建立简称9210工程。 覆盖全国地(市)级以上气候台，建立基于通讯卫星的VSAT (VerySmalApertureTerminal)通讯网和计算机网络系统。以卫星通讯为主，地面通讯为辅，将分布在各地的计算机局域网相连，构成一个完好的局域网。计算机网络系统是在地(市)以上各级气候部门分别建立由小型机、任务站、微机组成的局域网，以加强数据的搜集、处置和分发才干，并经过卫星通讯网把全国连成一个集中控制、分级管理的计算机广域网，建成国家级网络管理系统，实

12、现全网的监视、控制、调度和管理。同时，建立一致的数据库系统和天气预告人机交互处置系统。 1999年，9210工程全面业务化运转，卫星数据广播系统建立全面展开，全国建成1800个PC-VSAT接纳站，国家气候中心承当了卫星主站的运转和运用软件维护义务，气候卫星综合运用业务系统在我国气候通讯和业务开展中发扬了重要作用。 .MICAPS系统简介MICAPS (Meteorological Information Comprehensive Analysis And Process System)是9210工程的天气预告人机交互处置系统，是气候信息综合分析处置系统的英文缩写。MICAPS是充分利用92

13、10工程通讯系统得到的各种数据进展我国天气分析和预告的任务平台。它是与9210工程通讯、数据库系统配套的人机交互系统，分为任务站版省级台用和微机版地市级台用，操作系统分别为UNIX和WINDOWS。目前该系统已配备在我国各级气候业务部门。经过检索各种气候数据，显示气候数据的图形图像，对各种图形进展编辑加工，为气候预告人员提供一个中期、短期、短时天气预告的任务平台。.3建立了水文气候、海洋气候、交通气候、航空气候、城市环境气候等专业气候业务具有中国特征的以天气业务信息与技术为根底的公共气候效力体系专业预报预报对象海洋气象全球及近海海面风、雾、能见度、海浪等海洋环境气象要素预报水文气象流域面雨量、

14、汇流、径流、流量及区域渍涝预报；交通气象交通干线气象要素、灾害天气及路面温度、结冰等预报， 环境气象 空气质量、森林草原火险、地质灾害等；航空气象机场及航线上气象要素短时和短期预报公共卫生气象与人体健康有关的气象指数及环境指数监测和预报；能源气象电力负荷、能源安全的气象条件；旅游气象风景点区域的气象要素预报 体育气象体育场馆的气象要素预报； 盐业气象与盐业生产活动有关的气象条件预报；全球海浪数值预告方式2005全球分散传输方式系统2003沙尘暴数值预告系统2002空气质量预告系统2001年紫外线指数预告系统1998年森林火险气候条件预告系统1999年.全球海浪方式实验麦莎.开县高桥镇有毒气体分

15、散传输途径23日22时-26日20时)0-500米高度内传输途径1500米高度上传输途径3000米高度上传输途径开县高桥镇48小时内有毒气体影响到地面的区域分布23日22时-25日20时)重庆井喷事故应急呼应决策效力产品污染物分散紧急呼应.2005年4月17日20时起报地面沙尘浓度蓝色数字为地面实况15小时预告19小时预告39小时预告. 紫外线指数数值预告中期方式方式层要素场IBM-SP臭氧资料生成太阳天顶角逐日4时次的紫外线辐射强度的3天预告转换为指数和等级产品制造数据存档天气会商室intranet专业气候台中期方式方式层输出前处置Provided by Guan Chenggong of

16、NWPD/NMC.探空资料地形特征地表特征数值预告物理量场初始时辰污染物浓度 PPI指数污染潜势指数 API指数空气污染指数客观分析物理量场方式初始物理量场方式侧边境条件T213预告场mm5方式箱格方式空气质量CAPPS方式的系统框架.现代天气预告业务的标志!更多的观探测信息的实时运用数值预告的根底作用更加突出基于大气动力学根底的多种预告技术方法综合运用信息技术提供了有利的支撑 .Progress in 20th Century20世纪最伟大的科技提高之一Tremendous strides have been taken in numerically predicting the weath

17、er: This is one of the greatest scientific achievements of the 20th Century, with huge societal and economic benefits. From Thorpex Report.1982. 2大B模式(L5，d=381km)North hemisphere3 days forecast1991. 6T42L9North hemisphere5 days forecast 我国第一代1995. 6T63L16Global7 days forecast 我国第二代1997. 6T106L19Glob

18、al10 days forecast 我国第三代2002. 9T213L31Global10 days forecast 我国第四代我国业务化数值天气方式的开展.天气预告技术的提高 SatelliteRainfallRadar mosaic0622 June 21 2005, real time monitoring of severe torrential rain in South ChinaSubtropical HighMCSULJLLJMeiyu frontHigh moisture areaMid-level trough.24H、48H降水预告评分汛期大雨、暴雨预告评分中央气候台

19、预告质量.艰苦灾祸性天气预告台风我国台风途径预告误差逐年减小 24小时:120KM(05),121.4KM(06) 48小时: 184KM 72小时: 282KM.中国-D3中国-D5中国-D7、 分别T213L312003年7月份3、5、7天预告500hPa距平相关系数欧洲中心业务方式500hPa的距平相关系数全球中期数值预告60公里程度空间分辨率可用预告时效以北半球500hPa的高度距平相关超越60%为准已到达6天夏季5天 .多方式的比较降水TS评分.2007年台风途径预告主客观预告误差.热带气旋预告途径误差中国：24H：120公里48H：240公里72H：300公里美国：24H：90公里

20、48H：160公里72H：250公里.美国单位：海里/小时台风强度预告现状：台风强度预告业务仍以阅历方法为主，客观性较强，为数甚少的统计或统计释用方法还不够成熟,预告精度也较低，预告技巧评分不断不高.日本美国.气候业务中存在的问题方式的预告时效与精细程度与世界先进方式相比还有很大差距艰苦灾祸性、关键性、转机性天气 气候探测、资料同化系统与国外先进程度相差甚远卫星、飞机、雷达、风廓线仪、闪电定位仪等信息运用效率不高，业务尚未建立数值分析预告产品的解释运用程度不高专业数值预告(海洋、水文、能源等)方式以国外引进为主，开展缓慢业务体制、规划、构造方面的不合理资源不能充分共享；研讨型业务有待完善.我国

21、气候灾祸种类多、范围广、强度大、灾情重1990-2006年每年因气候灾祸呵斥的直接经济损失为1859亿元，约占国内消费总值的1%3%，年均2.8%；1990-2006年因气候灾祸呵斥的平均年死亡人数为4427人，每年近4亿人次受灾，农作物受灾面积达5000万公顷.气候观测的开展趋势从人工观测到自动化遥感观测；从定性观测到定量观测；从以地基观测为主到以天基观测为主；从单一的大气圈观测到地球各大圈层及其相互作用的综合观测综合利用多种手段、多种技术，实现高准确度、高时空分辨率、延续、自动、一体化的定量观测实现对我国大部分地域灾祸性天气的延续监测，高影响中尺度灾祸性天气监测率达90%以上提高数据处置技

22、术，交融各种观测数据加强部门和国际间的协作，共享观测资料.天气/气候业务的开展趋势数值天气预告业务程度到达国际同期先进程度；全球数值天气预告方式的程度分辨率到10 km中国区域达1 km，中期数值天气情势预告可用达10天以上资料同化和交融应更好地满足数值预告业务的需求专业气候效力精细化、个性化和针对性显著提高气候系统方式显著开展，并向地球系统方式开展气候业务向定量化、多领域、多运用方向开展.中美气候中心业务数值预告系统单次运用的气候资料资 料 数 量JULY, 200000UTC美国：511 645中国：41 759.北半球提高近0.5天南半球提高近1天同化技术和卫星资料的运用是重点之一三维变

23、分及ATOVS资料同化的预告可用时效.区域数值预告方式的开展与临近预告技术结合，改良局地剧烈灾祸性天气的短时预警；提高QPF的质量； 专业气候预告、城市环境气候；难点问题：物理过程优化、中尺度资料同化未来的业务系统： Grapes-meso；WRF天气预告业务需求研讨性业务的开展 高素质的预告员队伍是关键.专业气候效力开展趋势效力产品的精细化、专业化和效力手段的现代化实现对社会各行业无缝隙运用和效力航空气候农业气候水文气候交通气候海洋气候电力与能源气候空间天气空气质量与突发环境污染事件.气候信息系统开展趋势高性能计算机才干明显加强建成全国广域网系统构成资料和档案管理体系，建立分布式数据库水文、

24、航空、海洋等部门的气候信息系统获得较大开展全球范围的通讯网络和信息技术快速开展数据管理技术和数据处置技术迅速开展.气候信息综合分析处置系统(MICAPS)Meteoroligical Information Comprehensive Analysis and Processing System: MICAPS“9210工程(气候卫星综合运用工程)：卫星通讯和地面通讯相结合的气候信息网络系统气候信息的网络化传输和共享MICAPS与“9210工程通讯、数据库系统配套，是“9210工程下的一个子系统天气预告人机交互处置系统.气候信息综合分析处置系统(MICAPS)主要功能：经过检索，显示气候数据图像，对图形进展编辑和输出(还有搜集预告业务管理数据等外围功能)，为预告