計算機在氣象中的應用

摘要:電子計算機作為人類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,隨著知識經(jīng)濟網(wǎng)絡社會的形成,計算機技術日漸成為人類競爭與生存的必備技能,各行各業(yè)的人都迫切地要求學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需要掌握和應用計算機為氣象現(xiàn)代化建設服務。

氣象信息交流是現(xiàn)代氣象業(yè)務的基礎系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)。他主要包括:通信網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)存儲管理與共享服務,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(xiàn)代化水平的重要標志之一,并直接影響到氣象業(yè)務部門和廣大用戶能否及時快速的獲取和發(fā)送國內(nèi)外氣象信息,關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,氣象信息交流的發(fā)展經(jīng)受到其他氣象業(yè)務交流發(fā)展的驅(qū)動,又制約著其他系統(tǒng)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(zhàn)略性信息資源,也是國家空間基礎信息之重要組成部分。許多關系到我國現(xiàn)代化建設進程之重大國際國內(nèi)問題的決策。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(xù)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。

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,未來氣象業(yè)務服務發(fā)展的特點是:全國各級氣象部門之問,各部門之問之互聯(lián)需要寬帶網(wǎng)絡的支持,對完善氣象資料收集網(wǎng)絡較大影響的氣象信息包括:新一代多普勒天氣雷達資料,衛(wèi)星資料、自動站時空加密觀測資料,閃電定位探測資料、GPS/MET觀測資料,風廓線控測資料、氣候交流預測所需的多圈層其他資料等;隨著各類數(shù)值模式不斷研發(fā)并業(yè)務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(shù)量將大幅度增加。進而通過網(wǎng)絡分發(fā)產(chǎn)品的要求越來越高,新一代電視天氣會商要求寬帶網(wǎng)絡的支撐,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)絡連接,又要求與外服務的各類對象的網(wǎng)絡聯(lián)接,氣象專用頻道的電視節(jié)目制作與傳遞也需要寬帶網(wǎng)絡的支撐。

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(shù)值預報,預測業(yè)務和科研對高性能計算機能力的需求。隨著模式、資料同化方法的不斷改進、時空分辨率和精確度不斷提高、預報時效不斷延長,集合預報的連續(xù)發(fā)展,作業(yè)種類不斷增多,對計算和存儲資源的需求量指數(shù)上升,預計到2010年,氣象加工處理時高性能計算機能力的需求為峰值性能200Tflops(200)萬億次浮點運算/秒)以上。

1.3氣象數(shù)據(jù)的存儲管理與共享需求

隨著綜合觀測系統(tǒng)的全面建設和不斷完善,可以獲取和利用的氣象數(shù)據(jù)量將是指數(shù)增長是,隨著預報、預測業(yè)務能力的不斷增強與發(fā)展,預報、預測產(chǎn)品數(shù)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(shù)據(jù)的存儲管理及應用均提出更高更新的需求。

2、國內(nèi)氣象信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀

氣象行業(yè)對大量信息進行收集,加工處理、分發(fā)和存檔,氣象業(yè)務工作要求必須存放地應用各類信息技術,信息技術也滲透到氣象行業(yè)的各個方面。20世紀90年代以來,以氣象通信網(wǎng)絡,高性能計算機為代表的我國氣象信息系統(tǒng)已取得長遠進步,形成了一套比較完整、業(yè)務化的實時氣象信息交流。

2.1 氣象衛(wèi)星信息

通過氣象衛(wèi)星綜合應用業(yè)務(9210工程)的實施,建立了基于ZSAT衛(wèi)星通信技術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(shù)據(jù)廣播網(wǎng),大大提高了國內(nèi)氣象通信傳輸能力。初步建成了由大客量磁盤限制和自動磁帶領域的氣象信息存儲系統(tǒng);完成了國家級骨干網(wǎng)絡系統(tǒng)建設。

2.2氣象資料系統(tǒng)

氣象資料的管理作為我國基礎氣象業(yè)務受到越來越高度的重視,包括資料收集,加工處理,存儲和服務的數(shù)據(jù)管理工作在標準化,規(guī)范化和現(xiàn)代化方面取得了重要進步。越來越多的歷史資料已成為可供計算計管理的數(shù)字化資料,主要的氣象資料已經(jīng)進入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行管理和服務,已經(jīng)建立的大量標準,規(guī)范的可供用戶直接使用的數(shù)據(jù)產(chǎn)品,使氣象資料的完整性、安全性和準確性得到越來越多的保障。

2.3數(shù)據(jù)庫管理信息

商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在國家級和省級氣象業(yè)務,部門得到初步應用,以數(shù)據(jù)為中心的業(yè)務編程正在形成。因特網(wǎng)技術被廣泛應用于信息交流,發(fā)布,基于部門專網(wǎng)的政務信息系統(tǒng)已覆蓋大部分地市、在某些省已到縣,桌面微機已成為專業(yè)技術和管理人員的基本。

3、氣象信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

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

3.1通信和網(wǎng)絡技術

3.1.1地面通信

國內(nèi)主要電信運營已采用密集波分復用技術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。這個環(huán)形網(wǎng)的一處發(fā)生故障,都可以自動恢復。

3.1.2網(wǎng)絡技術

高速局域(城域網(wǎng))技術的發(fā)展體現(xiàn)在以太網(wǎng)交換,異步傳輸模式(ATM)多層交流等方面。萬兆以太網(wǎng)已形成標準,并逐步運用,范圍內(nèi)通過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技術的網(wǎng)絡寬帶,為以用戶提供很好的網(wǎng)絡擴充性,多層交換技術,可用于千兆位網(wǎng)的交換。

寬帶網(wǎng)絡應用主要體現(xiàn)在高清晰度視像會議,視頻點播系統(tǒng)(VOD),運程教育,互動電視和虛擬現(xiàn)實等方面。

3.1.3移動通信技術

正在用一種全新的方式推動移動互聯(lián)時代的到來,無線技術除了 光線通信技術外,有代表性的無線局域網(wǎng)(WLAN),通用分組無線業(yè)務(GPRS)碼分多址,基于家庭射頻,等無線通信技術的高速發(fā)展正在受到人們的關注,根據(jù)商用移動通信服務的

普遍服務原則,移動通信網(wǎng)將覆蓋更廣的地域,為觀測系統(tǒng)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

高性能計算機系統(tǒng)綜合性能的提高性將繼續(xù)依賴微電子,體系結構和系統(tǒng)軟件的共同進步。未來幾年,一方面?zhèn)鹘y(tǒng)CPU芯片的性能將會隨著集成電路的集成度和主頻的提高而不斷改進,另一方面一些新技術計算機可能會在某些特制領域得到應用,并行機的體的結構將在共享內(nèi)存和分布式內(nèi)存兩個層次上繼續(xù)進步,未來主流的高性能計算機均能支持多種并行編程模式。系統(tǒng)軟件進步將并行應用軟件,開發(fā)更加方便。

4、總結

目前我國計算機還不止現(xiàn)況,還將在1、通信網(wǎng)絡方面:(1)建成全國寬帶主干網(wǎng)絡,(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)絡環(huán)境的建立。3、數(shù)據(jù)存儲檢索與數(shù)據(jù)共享方面:(1)氣象數(shù)據(jù)存儲檢索交流,(2)數(shù)據(jù)共享。4、國家級氣象業(yè)務異地定備份系統(tǒng)方面。5、運行監(jiān)控系統(tǒng)方面:(1)通信網(wǎng)絡運行監(jiān)控,(2)計算機應用系統(tǒng)運行監(jiān)控,(3)信息系統(tǒng)安全監(jiān)控,(4)綜合監(jiān)控平臺。隨著氣象現(xiàn)代化高速發(fā)展,計算機直接為氣象服務,具有重要意義。

更多計算機與外設信息請關注：21ic計算機與外設頻道