南京信大氣象科技有限公司實(shí)踐論文

　　氣象工作幫助人類(lèi)在有利的天氣和氣候中獲得效益，在避免氣象災害中減少損失。商業(yè)化氣象服務(wù)的產(chǎn)生是由于氣象事業(yè)發(fā)展迅速而政府撥款相對減少，政府給氣象部門(mén)的經(jīng)費增長(cháng)遠低于氣象部門(mén)的需求增長(cháng)，因此各國氣象部門(mén)根據本國經(jīng)濟發(fā)展水平和經(jīng)費狀況確定是否開(kāi)展商業(yè)化服務(wù)以及開(kāi)展商業(yè)化服務(wù)的規模。美國、日本、加拿大及歐洲一些國家等都是開(kāi)展商業(yè)氣象服務(wù)較早的國家，他們的商業(yè)化氣象服務(wù)目前正呈蓬勃發(fā)展趨勢，而我國的商業(yè)氣象服務(wù)才剛剛起步。

　　中國氣象服務(wù)協(xié)會(huì )于2015年5 月13日正式成立，協(xié)會(huì )發(fā)布了《中國氣象服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告(2014)》。根據該報告，我國氣象服務(wù)市場(chǎng)的潛力巨大(2014年為39億元)。到2025年，包括氣象科技服務(wù)、氣象信息服務(wù)、氣象裝備制造和氣象信息衍生金融服務(wù)等在內的氣象服務(wù)市場(chǎng)規模將達3000億元。近幾年我國氣象服務(wù)產(chǎn)業(yè)不斷壯大，氣象服務(wù)已拓展到農業(yè)、交通、能源、海洋、健康、旅游、保險、氣候資源開(kāi)發(fā)利用，以及災害防御等領(lǐng)域。社會(huì )力量參與氣象服務(wù)熱情高漲，以新媒體為例，由社會(huì )企業(yè)發(fā)布的天氣類(lèi)手機app數量已超500個(gè)，排名前20的用戶(hù)綜合下載量超過(guò)6億次，發(fā)展空間十分廣闊。

　　互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我國氣象服務(wù)體系目前尚不能有效滿(mǎn)足社會(huì )需求，不同部門(mén)的氣象數據相互封鎖，嚴重制約了氣象服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;同時(shí)，外國成熟的氣象服務(wù)企業(yè)已開(kāi)始占據我國海洋氣象導航服務(wù)市場(chǎng)，給我國氣象服務(wù)業(yè)帶來(lái)嚴峻挑戰，這要求我們轉換思想，積極改變來(lái)面對這些挑戰和困境。

　　1 氣象服務(wù)的新模式

　　1.1 基于移動(dòng)社交平臺的氣象服務(wù)新模式

　　從基于web的中國天氣社區到基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的Weddar(一款手機上的天氣應用)，天氣通的天氣微博，墨跡天氣，以及景象天氣的實(shí)景天氣都很好地詮釋了社交平臺對于天氣服務(wù)的重要意義。社交元素的融入一方面加強了信息發(fā)布方與受眾之間的互動(dòng)，形成良性反饋循環(huán)，增進(jìn)傳播效果;另一方面也擴充了信息的時(shí)效性和可信性。移動(dòng)終端已經(jīng)成為人們了解天氣的主要入口，所以對于氣象服務(wù)的從業(yè)者來(lái)說(shuō)，轉變觀(guān)念是當務(wù)之急，如何有效地把社交元素整合進(jìn)現有服務(wù)產(chǎn)品或新產(chǎn)品中是未來(lái)一段時(shí)間亟待攻克的難題之一。

　　1.2 基于用戶(hù)體驗的氣象服務(wù)新模式

　　在這個(gè)注重品質(zhì)的時(shí)代，良好的用戶(hù)體驗會(huì )明顯提高產(chǎn)品競爭力，增加用戶(hù)黏度。比如，互聯(lián)網(wǎng)中虛擬化技術(shù)的引進(jìn)為天氣服務(wù)產(chǎn)品帶來(lái)了表現力更強、更直觀(guān)的體驗，中央電視臺每晚的《天氣預報》從很早就加入了虛擬化的應用。隨著(zhù)虛擬主持人和虛擬場(chǎng)景更加智能化，未來(lái)氣象服務(wù)在展現方式上將很有可能完全虛擬，這會(huì )是未來(lái)的氣象服務(wù)結合互聯(lián)網(wǎng)的一大新的應用。

　　1.3 基于智能天氣設備的氣象服務(wù)新模式

　　互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使得設備長(cháng)期在線(xiàn)化成為現實(shí)，類(lèi)似于個(gè)人微型氣象站的智能天氣設備等發(fā)展十分迅速。這種智能天氣設備集成了溫度、濕度、光照、氣壓、紫外線(xiàn)等傳感器，廣泛分布在城市的各個(gè)方位，測量實(shí)時(shí)的天氣信息，有的甚至內置170°超廣角攝像頭，能夠在白天每隔3～5min拍攝一張照片上傳到云端。這種天氣信息用一張張實(shí)時(shí)的天氣圖片進(jìn)行展示，再附上具體的溫度、濕度和紫外線(xiàn)數據，天氣情況一清二楚。智能天氣設備可以無(wú)視距離，進(jìn)而獲得目標地點(diǎn)精確的實(shí)時(shí)天氣信息，生成微型天氣預報，在日常工作、出游等方面都有著(zhù)廣泛用途。當上千臺這樣的設備連接到云端，就可以獲得一個(gè)城市的離散天氣預報。

　　這種新的氣象服務(wù)除了實(shí)時(shí)準確之外，還可以附加諸多更為人性化的定制信息，甚至可以和可穿戴設備結合，把個(gè)人身體特質(zhì)與天氣信息融合到一起，根據當日天氣狀況和節氣等氣象因素為用戶(hù)提供健康建議。

　　2 氣象服務(wù)產(chǎn)業(yè)化新思路

　　2.1 市場(chǎng)化與開(kāi)放服務(wù)市場(chǎng)

　　氣象服務(wù)市場(chǎng)化是破解氣象服務(wù)產(chǎn)業(yè)困境的`首要措施。只有明確了公益氣象服務(wù)與氣象服務(wù)市場(chǎng)的區別，才能對氣象公益與私益采用不同的保護標準、原則和方式。公益氣象服務(wù)由政府供給，其他的氣象服務(wù)產(chǎn)品都應由市場(chǎng)提供。在《氣象法》中引入市場(chǎng)競爭機制，構建可操作的市場(chǎng)制度，為開(kāi)放氣象服務(wù)市場(chǎng)提供相應的制度支持。

　　2.2 共建數據共享平臺

　　氣象數據的共享對氣象服務(wù)產(chǎn)業(yè)化至關(guān)重要。完全免費地把氣象原始數據向公眾開(kāi)放，這在很大程度上為產(chǎn)品的市場(chǎng)化運作降低了門(mén)檻，完整的市場(chǎng)化體系也能迅速形成�？梢詤⒄諊�外發(fā)達國家的經(jīng)驗，出臺數據密級劃分的規定，成立氣象數據交易的管理機構，引導形成不同類(lèi)型氣象數據的市場(chǎng)交易價(jià)格;鼓勵并培育商業(yè)氣象數據的中介交易人才，形成一批中介交易機構，待條件成熟后，嘗試建立商業(yè)氣象數據的現貨和期貨交易市場(chǎng)。對于全社會(huì )而言，氣象數據也是極其珍貴的信息資源。氣象數據在跨行業(yè)綜合應用這一“增值應用”價(jià)值挖掘過(guò)程中會(huì )煥發(fā)出新的光芒。

　　2.3 深刻理解用戶(hù)需求提高氣象服務(wù)質(zhì)量

　　微博、微信、手機應用等已經(jīng)將民眾與氣象之間的距離拉近，人們獲取氣象服務(wù)信息也極為方便，在此基礎上，更多的有針對性的服務(wù)產(chǎn)品可以被開(kāi)發(fā)以供用戶(hù)有選擇性地訂閱。由于與氣象密切相關(guān)的各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，如能源、服裝、交通對氣象服務(wù)產(chǎn)品的需求不一樣、專(zhuān)業(yè)要求程度也不一樣，需要氣象服務(wù)人員深入了解各個(gè)行業(yè)的需求并有針對性地提供不同的專(zhuān)業(yè)個(gè)性化氣象服務(wù)。同時(shí)，現階段海量氣象數據的“大數據應用”，將氣象數據與其他相關(guān)行業(yè)或領(lǐng)域的數據進(jìn)行深度融合，幫助獲得跨領(lǐng)域、跨學(xué)科的“新知識”，為氣象產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供新思路。

　　2.4 培養專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)人才

　　隨著(zhù)氣象服務(wù)市場(chǎng)的進(jìn)一步開(kāi)放，對氣象服務(wù)產(chǎn)品的種類(lèi)及專(zhuān)業(yè)性要求越來(lái)越高。就國內目前的氣象服務(wù)人員來(lái)說(shuō)，單純的氣象知識無(wú)法應對日益龐大的服務(wù)體系，這要求氣象服務(wù)人員除了具有扎實(shí)的氣象知識外還必須具備完整、系統的跨學(xué)科知識與能力，能實(shí)現知識的融會(huì )貫通。只有復合型的氣象人才才能做出更為專(zhuān)業(yè)、更符合市場(chǎng)需求的氣象服務(wù)產(chǎn)品。

　　3 新能源風(fēng)電場(chǎng)特色氣象服務(wù)

　　能源危機迫在眉睫，開(kāi)發(fā)可再生的綠色能源是社會(huì )可持續發(fā)展的必由之路。風(fēng)能是清潔的可再生能源，取之不盡，用之不竭。在所有新能源、可再生能源利用技術(shù)中，風(fēng)力發(fā)電是技術(shù)最成熟、最具規模開(kāi)發(fā)和商業(yè)發(fā)展前景的方式。

　　中國具有世界級的風(fēng)力資源，總技術(shù)潛力資源估計為250GW。我國的風(fēng)電事業(yè)有很大的發(fā)展空間，目前已發(fā)展了百余家風(fēng)電場(chǎng)，但尚沒(méi)有自主研發(fā)的大型風(fēng)力機組。運行的大多數機組是從國外進(jìn)口的，由于地區的差異，這些機組很難適應我國特殊的氣候條件，造成較高故障率。針對這一現象，急需開(kāi)發(fā)能夠提供適合海上風(fēng)電運維作業(yè)的天氣窗口的預報服務(wù)。

　　3.1 風(fēng)電場(chǎng)運維中天氣預報服務(wù)的現狀

　　近年，我國用于風(fēng)電場(chǎng)建設的投資顯著(zhù)增加，2011年的累計風(fēng)電裝機容量即達52800MW。然而在風(fēng)電場(chǎng)設計中，對極端天氣氣候的影響考慮較少，缺少特別針對沿海地區風(fēng)電場(chǎng)運維的臺風(fēng)、龍卷和雷暴等極端災害天氣的專(zhuān)項氣象服務(wù)，這些已成為目前風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)利用亟待解決的關(guān)鍵性問(wèn)題。實(shí)際上，極端災害性天氣能夠較大程度地破壞風(fēng)電機組，是影響風(fēng)電場(chǎng)運行安全的主要因素，也是風(fēng)電場(chǎng)設計必須考慮的因素。因而，在風(fēng)電場(chǎng)的設計施工階段和運行維護階段均要考慮天氣狀況，而普通的天氣預報已經(jīng)不能滿(mǎn)足風(fēng)電場(chǎng)運維的需求，從而對天氣預報提出了更高層次要求，需要根據風(fēng)電場(chǎng)的運維特點(diǎn)有針對性地提供氣象服務(wù)。

　　3.2 海上風(fēng)電運維作業(yè)天氣窗口的需求

　　根據歐洲海上風(fēng)電經(jīng)驗，安裝海洋氣象預報系統的海上風(fēng)電場(chǎng)有效利用小時(shí)數比沒(méi)有安裝的要高出5%～10%。海上風(fēng)電場(chǎng)的建設與運維取決于風(fēng)電場(chǎng)的可達性，而風(fēng)電場(chǎng)的可達性取決于交通工具安全航行的海洋水文氣象條件與安全作業(yè)天氣窗口期。因此，需要針對沿海風(fēng)電運維對氣象服務(wù)的需求，提供用于海上風(fēng)電場(chǎng)在建工程和運維期間的氣象服務(wù)產(chǎn)品。

　　3.3 海上風(fēng)電場(chǎng)運維特色氣象服務(wù)內容

　　江蘇省沿海屬于風(fēng)資源較豐富區，近年，江蘇省的風(fēng)電開(kāi)發(fā)實(shí)現了突破性進(jìn)展，已建、規劃的風(fēng)電場(chǎng)近30個(gè)，其中已建風(fēng)電場(chǎng)主要集中在啟東沿海至大豐港之間的沿海地。而江蘇沿海的極端災害性天氣能夠較大程度地破壞風(fēng)電機組，嚴重影響風(fēng)電場(chǎng)運行安全。

　　南京信大氣象科技有限公司為江蘇金風(fēng)科技有限公司提供的特色氣象服務(wù)，針對沿海風(fēng)電運維的氣象需求，開(kāi)發(fā)了海洋水文氣象預報預警服務(wù)系統和手機app客戶(hù)端，該系統已經(jīng)在如東潮間帶風(fēng)電場(chǎng)、響水近海風(fēng)電場(chǎng)使用，能夠將海上風(fēng)電場(chǎng)所選用交通工具的出海條件與每日逐時(shí)海洋水文氣象要素預報結合，可以規劃出每種交通工具在每一天安全出海的時(shí)間段，再根據出現故障機組的分布，合理規劃出每天出海的航行線(xiàn)路，既能保證出海人員的交通安全，又能使每次出海維護的航行時(shí)間成本和燃油成本較低。

　　為風(fēng)電場(chǎng)業(yè)主方及作業(yè)船只在汛期提供項目期間特色氣象服務(wù)，能夠更大程度降低海上作業(yè)的天氣風(fēng)險，搶抓時(shí)間窗口作業(yè)。這就要求獲取時(shí)間和空間精度更高的專(zhuān)項天氣服務(wù)，提供碼頭及風(fēng)機位的未來(lái)3d逐6h精細化預報服務(wù)、強天氣預警和天氣幫助。同時(shí)需要在風(fēng)電場(chǎng)運維預報服務(wù)期間，任用具有5年以上工作經(jīng)驗的預報員組建人工氣象保障團隊、短臨預報專(zhuān)家對氣象預報結果進(jìn)行審核把關(guān)。

　　公司服務(wù)具體內容包括：1)每日提供未來(lái)72h，每6h時(shí)間間隔精細化常規預報：響水碼頭、響水作業(yè)區內機位點(diǎn)風(fēng)速、風(fēng)向、浪高、浪向、天氣及能見(jiàn)度;2)災害性天氣預警：強天氣過(guò)境時(shí)根據天氣進(jìn)展更新天氣預報，并及時(shí)給予天氣提醒或警示;3)在線(xiàn)服務(wù)：人工值守，24h在線(xiàn)提供天氣幫助。服務(wù)方式：建立微信服務(wù)群，服務(wù)群體達80多人，實(shí)時(shí)與用戶(hù)面對面進(jìn)行跟蹤服務(wù)。預報工具為公司自行開(kāi)發(fā)的預報系統和多種權威氣象資料。

　　4 航空特色氣象服務(wù)

　　航空運輸企業(yè)利用航空器在瞬息萬(wàn)變的大氣環(huán)境下?tīng)I運，不僅要研究人財物等資源的配置，而且要關(guān)注環(huán)境因素及其變化，特別是氣象條件這一重要的環(huán)境因素。因為氣象條件不僅對飛行安全和正常有直接的影響，而且對航空運輸企業(yè)的營(yíng)運效益也有著(zhù)至關(guān)重要的作用。波音公司分析認為，如果我國的航空運輸企業(yè)利用高空風(fēng)制作飛行計劃，每年可以增加800萬(wàn)美元左右的效益。航空氣象服務(wù)機構對不利天氣開(kāi)始和結束時(shí)間的準確預報則可減少20%～30%的飛行延誤及其損失。降落地點(diǎn)準確的天氣預報，可以為每架商業(yè)噴氣式飛機每飛行160km節省2.4%的額外燃油，按其計算，我國每年將節省3.6億元的燃油成本。

　　如果全國的航空運輸企業(yè)能改進(jìn)制作飛行計劃的方法，運用高空風(fēng)、目的地機場(chǎng)和備降機場(chǎng)的天氣和預期變化并綜合考慮流量、商載等因素制作飛行計劃，至少可以節省30%的燃油。此外根據我國西南航空公司1997年減推力技術(shù)的使用實(shí)踐及因此而節省的發(fā)動(dòng)機成本計算結果推算，全國近300架?chē)姎馐斤w機利用氣溫使用減推力技術(shù)每年可降低近3億元的成本。

　　4.1 民航強天氣預報服務(wù)現狀

　　我國民航氣象對于強對流天氣分析預報主要集中在多普勒天氣雷達、衛星云圖、風(fēng)廓線(xiàn)雷達等多種大氣探測資料的定性分析，中尺度天氣動(dòng)力學(xué)理論的應用和各類(lèi)強天氣指數及多種物理量場(chǎng)特征定性應用層次。其強對流天氣預報、預警能力和發(fā)布效率與航空業(yè)務(wù)所需的精細化服務(wù)有很大的差距。特別是對局地強風(fēng)、雷電、暴雨等強天氣對航空業(yè)務(wù)影響的預報準確率不高，系統識別與報警功能急需改進(jìn)，預警信息發(fā)布效率需提高，系統的集約性還需加強。

　　4.2 民航對強天氣預報的需求

　　截至2016年，中國共有53家運輸航空公司，292家通用航空公司。航空公司每年因強天氣影響對航空運輸業(yè)造成巨大損失。國際民航組織統計顯示，在世界航空業(yè)務(wù)中，因氣象原因造成的飛行事故數量已經(jīng)上升到占總事故的將近1/3，其中強對流天氣是造成飛行事故的主因。我國因航班延誤每年造成的損失在25億元以上。目前我國民航日飛行量已經(jīng)超過(guò)1萬(wàn)架次，預計未來(lái)10年，中國民航運輸量仍然保持持續快速增長(cháng)的勢頭。大飛行量、大流量的運行背景，使得民航在保證飛行安全的前提下，保障航班“正點(diǎn)”和“效率”的壓力空前增大。隨著(zhù)航班量的增加，天氣對航空運輸安全與效益的影響日益突出，天氣因素已經(jīng)成為制約我國航空事業(yè)快速發(fā)展的主要瓶頸之一。因天氣原因造成航班延誤導致旅客與航空公司糾紛日漸增多，甚至影響社會(huì )穩定。我國民航部門(mén)對氣象部門(mén)的天氣預報服務(wù)，特別是短時(shí)臨近天氣預報服務(wù)提出了緊迫的需求。

　　4.3 民航特色氣象服務(wù)的內容

　　針對民航部門(mén)提出的需求，可以建設一個(gè)終端區短臨天氣預報預警系統為民航部門(mén)提供特殊的天氣預報服務(wù)。以南京信大氣象科技有限公司開(kāi)發(fā)的終端區短臨天氣預警應用平臺為例，該系統能夠實(shí)現以下幾個(gè)功能：包括多源氣象資料的接收與處理、對流性天氣的臨近預報和短時(shí)預報、中尺度天氣分析等功能，終端區和機場(chǎng)天氣集成系統(TAWIS，圖1)應運而生。該系統核心業(yè)務(wù)包括氣象數據分析與質(zhì)控、大氣多源資料快速融合、對流天氣臨近預報、對流天氣短時(shí)預報、對流天氣概念模型、中尺度分析、對流天氣信息服務(wù)、預報產(chǎn)品檢驗與評估、業(yè)務(wù)產(chǎn)品制作與展示和產(chǎn)品分發(fā)與共享等模塊。氣象信息服務(wù)要根據未來(lái)天氣變化結合相關(guān)行業(yè)實(shí)際需求，提供針對性的服務(wù)，才能使氣象服務(wù)真正落到實(shí)處。

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