計算機在氣象中的應用

摘要:電子計算機作為人類(lèi)20世紀的偉大發(fā)明,對全球的政治、經(jīng)濟以及人們的工作、生活都產(chǎn)生巨大影響,隨著(zhù)知識經(jīng)濟網(wǎng)絡(luò )社會(huì )的形成,計算機技術(shù)日漸成為人類(lèi)競爭與生存的必備技能,各行各業(yè)的人都迫切地要求學(xué)習計算機知識掌握計算機的使用方法,特別是我們氣象部門(mén)需要掌握和應用計算機為氣象現代化建設服務(wù)。

氣象信息交流是現代氣象業(yè)務(wù)的基礎系統和支撐系統。他主要包括:通信網(wǎng)絡(luò )、數據存儲管理與共享服務(wù),高性能計算機交流等,信息交流作為氣象信息的傳輸,存儲管理、計算機處理,資源共享的基礎設施,其發(fā)生是氣象現代化水平的重要標志之一,并直接影響到氣象業(yè)務(wù)部門(mén)和廣大用戶(hù)能否及時(shí)快速的獲取和發(fā)送國內外氣象信息,關(guān)系到氣象能否為各級政府,國民經(jīng)濟國防建設等提供優(yōu)質(zhì)氣象服務(wù),氣象信息交流的發(fā)展經(jīng)受到其他氣象業(yè)務(wù)交流發(fā)展的驅動(dòng),又制約著(zhù)其他系統的快速發(fā)展。

1、氣象信息交流的需求

氣象信息是國家基礎性,戰略性信息資源,也是國家空間基礎信息之重要組成部分。許多關(guān)系到我國現代化建設進(jìn)程之重大國際國內問(wèn)題的決策。都需要大量氣象信息的支撐。如:天氣預報、氣候預測、氣候變化、可持續發(fā)展等,國家之許多重大工程項目,也迫切需要氣象信息的服務(wù)。

1.1氣象信息之收集,傳輸能力需求

在氣象信息的收集和傳輸方面,未來(lái)氣象業(yè)務(wù)服務(wù)發(fā)展的特點(diǎn)是:全國各級氣象部門(mén)之問(wèn),各部門(mén)之問(wèn)之互聯(lián)需要寬帶網(wǎng)絡(luò )的支持,對完善氣象資料收集網(wǎng)絡(luò )較大影響的氣象信息包括:新一代多普勒天氣雷達資料,衛星資料、自動(dòng)站時(shí)空加密觀(guān)測資料,閃電定位探測資料、GPS/MET觀(guān)測資料,風(fēng)廓線(xiàn)控測資料、氣候交流預測所需的多圈層其他資料等;隨著(zhù)各類(lèi)數值模式不斷研發(fā)并業(yè)務(wù)化以及計算機加工處理能不斷提置,由此產(chǎn)生的預報,預測產(chǎn)品數量將大幅度增加。進(jìn)而通過(guò)網(wǎng)絡(luò )分發(fā)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高,新一代電視天氣會(huì )商要求寬帶網(wǎng)絡(luò )的支撐,綜合。信息加工平臺既要求與本級氣象信息加工分析預測交流的網(wǎng)絡(luò )連接,又要求與外服務(wù)的各類(lèi)對象的網(wǎng)絡(luò )聯(lián)接,氣象專(zhuān)用頻道的電視節目制作與傳遞也需要寬帶網(wǎng)絡(luò )的支撐。

1.2氣象信息加工處理能力需求

氣象信息的加工處理需求主要是指用于氣象、海洋、水文、空氣質(zhì)量等數值預報,預測業(yè)務(wù)和科研對高性能計算機能力的需求。隨著(zhù)模式、資料同化方法的不斷改進(jìn)、時(shí)空分辨率和精確度不斷提高、預報時(shí)效不斷延長(cháng),集合預報的連續發(fā)展,作業(yè)種類(lèi)不斷增多,對計算和存儲資源的需求量指數上升,預計到2010年,氣象加工處理時(shí)高性能計算機能力的需求為峰值性能200Tflops(200)萬(wàn)億次浮點(diǎn)運算/秒)以上。

1.3氣象數據的存儲管理與共享需求

隨著(zhù)綜合觀(guān)測系統的全面建設和不斷完善,可以獲取和利用的氣象數據量將是指數增長(cháng)是,隨著(zhù)預報、預測業(yè)務(wù)能力的不斷增強與發(fā)展,預報、預測產(chǎn)品數量將大幅度增加,各行各業(yè)對氣象信息發(fā)共享需求日益迫切;上述需求對氣象數據的存儲管理及應用均提出更高更新的需求。

2、國內氣象信息系統的現狀

氣象行業(yè)對大量信息進(jìn)行收集,加工處理、分發(fā)和存檔,氣象業(yè)務(wù)工作要求必須存放地應用各類(lèi)信息技術(shù),信息技術(shù)也滲透到氣象行業(yè)的各個(gè)方面。20世紀90年代以來(lái),以氣象通信網(wǎng)絡(luò ),高性能計算機為代表的我國氣象信息系統已取得長(cháng)遠進(jìn)步,形成了一套比較完整、業(yè)務(wù)化的實(shí)時(shí)氣象信息交流。

2.1 氣象衛星信息

通過(guò)氣象衛星綜合應用業(yè)務(wù)(9210工程)的實(shí)施,建立了基于ZSAT衛星通信技術(shù)的覆蓋全國地市級以上的雙向通信網(wǎng)和覆蓋全國市以上的高數據廣播網(wǎng),大大提高了國內氣象通信傳輸能力。初步建成了由大客量磁盤(pán)限制和自動(dòng)磁帶領(lǐng)域的氣象信息存儲系統;完成了國家級骨干網(wǎng)絡(luò )系統建設。

2.2氣象資料系統

氣象資料的管理作為我國基礎氣象業(yè)務(wù)受到越來(lái)越高度的重視,包括資料收集,加工處理,存儲和服務(wù)的數據管理工作在標準化,規范化和現代化方面取得了重要進(jìn)步。越來(lái)越多的歷史資料已成為可供計算計管理的數字化資料,主要的氣象資料已經(jīng)進(jìn)入數據庫系統進(jìn)行管理和服務(wù),已經(jīng)建立的大量標準,規范的可供用戶(hù)直接使用的數據產(chǎn)品,使氣象資料的完整性、安全性和準確性得到越來(lái)越多的保障。

2.3數據庫管理信息

商用數據庫管理系統在國家級和省級氣象業(yè)務(wù),部門(mén)得到初步應用,以數據為中心的業(yè)務(wù)編程正在形成。因特網(wǎng)技術(shù)被廣泛應用于信息交流,發(fā)布,基于部門(mén)專(zhuān)網(wǎng)的政務(wù)信息系統已覆蓋大部分地市、在某些省已到縣,桌面微機已成為專(zhuān)業(yè)技術(shù)和管理人員的基本。

3、氣象信息系統的發(fā)展趨勢

信息技術(shù)是當代發(fā)展最快的技術(shù)之一,信息技術(shù)的飛速發(fā)展為氣象信息系統發(fā)展提供了良好的發(fā)展,機遇和技術(shù)基礎。

3.1通信和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)

3.1.1地面通信

國內主要電信運營(yíng)已采用密集波分復用技術(shù)構建新一代公共傳輸網(wǎng),把光纜骨干網(wǎng)從格狀變?yōu)榄h(huán)狀,環(huán)網(wǎng)采用新一代大量基于SDH10Gbps基礎速率的先傳輸設備,使一對光纖的傳輸容量達到1600Gbps。這個(gè)環(huán)形網(wǎng)的一處發(fā)生故障,都可以自動(dòng)恢復。

3.1.2網(wǎng)絡(luò )技術(shù)

高速局域(城域網(wǎng))技術(shù)的發(fā)展體現在以太網(wǎng)交換,異步傳輸模式(ATM)多層交流等方面。萬(wàn)兆以太網(wǎng)已形成標準,并逐步運用,范圍內通過(guò)單模光纖或多膜光纖以十倍于千兆以太網(wǎng)的速度傳輸;ATM技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )寬帶,為以用戶(hù)提供很好的網(wǎng)絡(luò )擴充性,多層交換技術(shù),可用于千兆位網(wǎng)的交換。

寬帶網(wǎng)絡(luò )應用主要體現在高清晰度視像會(huì )議,視頻點(diǎn)播系統(VOD),運程教育,互動(dòng)電視和虛擬現實(shí)等方面。

3.1.3移動(dòng)通信技術(shù)

正在用一種全新的方式推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代的到來(lái),無(wú)線(xiàn)技術(shù)除了 光線(xiàn)通信技術(shù)外,有代表性的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN),通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(GPRS)碼分多址,基于家庭射頻,等無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的高速發(fā)展正在受到人們的關(guān)注,根據商用移動(dòng)通信服務(wù)的

普遍服務(wù)原則,移動(dòng)通信網(wǎng)將覆蓋更廣的地域,為觀(guān)測系統資料將等提供了可選擇的通信手段。

3.2高性能計算機技術(shù)

高性能計算機系統綜合性能的提高性將繼續依賴(lài)微電子,體系結構和系統軟件的共同進(jìn)步。未來(lái)幾年,一方面傳統CPU芯片的性能將會(huì )隨著(zhù)集成電路的集成度和主頻的提高而不斷改進(jìn),另一方面一些新技術(shù)計算機可能會(huì )在某些特制領(lǐng)域得到應用,并行機的體的結構將在共享內存和分布式內存兩個(gè)層次上繼續進(jìn)步,未來(lái)主流的高性能計算機均能支持多種并行編程模式。系統軟件進(jìn)步將并行應用軟件,開(kāi)發(fā)更加方便。

4、總結

目前我國計算機還不止現況,還將在1、通信網(wǎng)絡(luò )方面:(1)建成全國寬帶主干網(wǎng)絡(luò ),(2)資料收集網(wǎng),(3)廣播通信網(wǎng),(4)國際氣象通信交流,(5)局域網(wǎng)交流。2、國家級高性能計算環(huán)境方面:(1)國家高性能計算中心,(2)高性能網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的建立。3、數據存儲檢索與數據共享方面:(1)氣象數據存儲檢索交流,(2)數據共享。4、國家級氣象業(yè)務(wù)異地定備份系統方面。5、運行監控系統方面:(1)通信網(wǎng)絡(luò )運行監控,(2)計算機應用系統運行監控,(3)信息系統安全監控,(4)綜合監控平臺。隨著(zhù)氣象現代化高速發(fā)展,計算機直接為氣象服務(wù),具有重要意義。

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