计算机在气象中的应用

摘要:电子计算机作为人类20世纪的伟大发明,对全球的政治、经济以及人们的工作、生活都产生巨大影响,随着知识经济网络社会的形成,计算机技术日渐成为人类竞争与生存的必备技能,各行各业的人都迫切地要求学习计算机知识掌握计算机的使用方法,特别是我们气象部门需要掌握和应用计算机为气象现代化建设服务。

气象信息交流是现代气象业务的基础系统和支撑系统。他主要包括:通信网络、数据存储管理与共享服务,高性能计算机交流等,信息交流作为气象信息的传输,存储管理、计算机处理,资源共享的基础设施,其发生是气象现代化水平的重要标志之一,并直接影响到气象业务部门和广大用户能否及时快速的获取和发送国内外气象信息,关系到气象能否为各级政府,国民经济国防建设等提供优质气象服务,气象信息交流的发展经受到其他气象业务交流发展的驱动,又制约着其他系统的快速发展。

1、气象信息交流的需求

气象信息是国家基础性,战略性信息资源,也是国家空间基础信息之重要组成部分。许多关系到我国现代化建设进程之重大国际国内问题的决策。都需要大量气象信息的支撑。如:天气预报、气候预测、气候变化、可持续发展等,国家之许多重大工程项目,也迫切需要气象信息的服务。

1.1气象信息之收集,传输能力需求

在气象信息的收集和传输方面,未来气象业务服务发展的特点是:全国各级气象部门之问,各部门之问之互联需要宽带网络的支持,对完善气象资料收集网络较大影响的气象信息包括:新一代多普勒天气雷达资料,卫星资料、自动站时空加密观测资料,闪电定位探测资料、GPS/MET观测资料,风廓线控测资料、气候交流预测所需的多圈层其他资料等;随着各类数值模式不断研发并业务化以及计算机加工处理能不断提置,由此产生的预报,预测产品数量将大幅度增加。进而通过网络分发产品的要求越来越高,新一代电视天气会商要求宽带网络的支撑,综合。信息加工平台既要求与本级气象信息加工分析预测交流的网络连接,又要求与外服务的各类对象的网络联接,气象专用频道的电视节目制作与传递也需要宽带网络的支撑。

1.2气象信息加工处理能力需求

气象信息的加工处理需求主要是指用于气象、海洋、水文、空气质量等数值预报,预测业务和科研对高性能计算机能力的需求。随着模式、资料同化方法的不断改进、时空分辨率和精确度不断提高、预报时效不断延长,集合预报的连续发展,作业种类不断增多,对计算和存储资源的需求量指数上升,预计到2010年,气象加工处理时高性能计算机能力的需求为峰值性能200Tflops(200)万亿次浮点运算/秒)以上。

1.3气象数据的存储管理与共享需求

随着综合观测系统的全面建设和不断完善,可以获取和利用的气象数据量将是指数增长是,随着预报、预测业务能力的不断增强与发展,预报、预测产品数量将大幅度增加,各行各业对气象信息发共享需求日益迫切;上述需求对气象数据的存储管理及应用均提出更高更新的需求。

2、国内气象信息系统的现状

气象行业对大量信息进行收集,加工处理、分发和存档,气象业务工作要求必须存放地应用各类信息技术,信息技术也渗透到气象行业的各个方面。20世纪90年代以来,以气象通信网络,高性能计算机为代表的我国气象信息系统已取得长远进步,形成了一套比较完整、业务化的实时气象信息交流。

2.1 气象卫星信息

通过气象卫星综合应用业务(9210工程)的实施,建立了基于ZSAT卫星通信技术的覆盖全国地市级以上的双向通信网和覆盖全国市以上的高数据广播网,大大提高了国内气象通信传输能力。初步建成了由大客量磁盘限制和自动磁带领域的气象信息存储系统;完成了国家级骨干网络系统建设。

2.2气象资料系统

气象资料的管理作为我国基础气象业务受到越来越高度的重视,包括资料收集,加工处理,存储和服务的数据管理工作在标准化,规范化和现代化方面取得了重要进步。越来越多的历史资料已成为可供计算计管理的数字化资料,主要的气象资料已经进入数据库系统进行管理和服务,已经建立的大量标准,规范的可供用户直接使用的数据产品,使气象资料的完整性、安全性和准确性得到越来越多的保障。

2.3数据库管理信息

商用数据库管理系统在国家级和省级气象业务,部门得到初步应用,以数据为中心的业务编程正在形成。因特网技术被广泛应用于信息交流,发布,基于部门专网的政务信息系统已覆盖大部分地市、在某些省已到县,桌面微机已成为专业技术和管理人员的基本。

3、气象信息系统的发展趋势

信息技术是当代发展最快的技术之一,信息技术的飞速发展为气象信息系统发展提供了良好的发展,机遇和技术基础。

3.1通信和网络技术

3.1.1地面通信

国内主要电信运营已采用密集波分复用技术构建新一代公共传输网,把光缆骨干网从格状变为环状,环网采用新一代大量基于SDH10Gbps基础速率的先传输设备,使一对光纤的传输容量达到1600Gbps。这个环形网的一处发生故障,都可以自动恢复。

3.1.2网络技术

高速局域(城域网)技术的发展体现在以太网交换,异步传输模式(ATM)多层交流等方面。万兆以太网已形成标准,并逐步运用,范围内通过单模光纤或多膜光纤以十倍于千兆以太网的速度传输;ATM技术的网络宽带,为以用户提供很好的网络扩充性,多层交换技术,可用于千兆位网的交换。

宽带网络应用主要体现在高清晰度视像会议,视频点播系统(VOD),运程教育,互动电视和虚拟现实等方面。

3.1.3移动通信技术

正在用一种全新的方式推动移动互联时代的到来,无线技术除了 光线通信技术外,有代表性的无线局域网(WLAN),通用分组无线业务(GPRS)码分多址,基于家庭射频,等无线通信技术的高速发展正在受到人们的关注,根据商用移动通信服务的

普遍服务原则,移动通信网将覆盖更广的地域,为观测系统资料将等提供了可选择的通信手段。

3.2高性能计算机技术

高性能计算机系统综合性能的提高性将继续依赖微电子,体系结构和系统软件的共同进步。未来几年,一方面传统CPU芯片的性能将会随着集成电路的集成度和主频的提高而不断改进,另一方面一些新技术计算机可能会在某些特制领域得到应用,并行机的体的结构将在共享内存和分布式内存两个层次上继续进步,未来主流的高性能计算机均能支持多种并行编程模式。系统软件进步将并行应用软件,开发更加方便。

4、总结

目前我国计算机还不止现况,还将在1、通信网络方面:(1)建成全国宽带主干网络,(2)资料收集网,(3)广播通信网,(4)国际气象通信交流,(5)局域网交流。2、国家级高性能计算环境方面:(1)国家高性能计算中心,(2)高性能网络环境的建立。3、数据存储检索与数据共享方面:(1)气象数据存储检索交流,(2)数据共享。4、国家级气象业务异地定备份系统方面。5、运行监控系统方面:(1)通信网络运行监控,(2)计算机应用系统运行监控,(3)信息系统安全监控,(4)综合监控平台。随着气象现代化高速发展,计算机直接为气象服务,具有重要意义。

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