智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)空間上精細(xì)到點(diǎn)位，時(shí)間上精細(xì)到分鐘
天氣預(yù)報(bào)，向著“精準(zhǔn)”快步跑（綠色家園）
陰晴雨雪關(guān)系百姓生活，因此廣受關(guān)注。圖為日前山西省晉中市平遙縣迎來(lái)降雪天氣，游客在古城門外合影留念。梁生仁攝（新華社發(fā)）
“看天色可能會(huì)下雨，出門時(shí)要帶把傘嗎？”這樣的疑問(wèn)，幾乎人人都有過(guò)。夏天，總怕有場(chǎng)“不期而遇”的大雨；到了冬天，又盼著一覺(jué)醒來(lái)世界銀裝素裹。
過(guò)去以周、天為單位，以市縣為區(qū)域進(jìn)行的氣象預(yù)報(bào)，已經(jīng)不能滿足公眾的日常生活需要。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)以及智能終端的普及，人們希望隨時(shí)隨地查詢天氣——10分鐘后會(huì)不會(huì)下雨？自己所處的街道降雪量會(huì)有多少？應(yīng)運(yùn)而生的智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)，可以解答大家的疑問(wèn)，提供更精細(xì)、更個(gè)性化的氣象服務(wù)。
什么是網(wǎng)格預(yù)報(bào)？氣象部門官方的網(wǎng)格數(shù)據(jù)公眾啥時(shí)候能用上？智能預(yù)報(bào)的發(fā)展會(huì)帶來(lái)哪些變化？3月23日“世界氣象日”來(lái)臨之際，記者走訪中央氣象臺(tái)的有關(guān)專家，帶您走近還略顯神秘的網(wǎng)格氣象預(yù)報(bào)。
預(yù)報(bào)從定時(shí)定點(diǎn)定性走向即時(shí)“隨地”定量
氣象部門的網(wǎng)格預(yù)報(bào)質(zhì)量、豐富程度、精細(xì)程度以及權(quán)威性遙遙領(lǐng)先
近兩年經(jīng)常出現(xiàn)的新詞“網(wǎng)格預(yù)報(bào)”究竟是什么？
中央氣象臺(tái)天氣預(yù)報(bào)室主任、正研級(jí)高工宗志平告訴記者，以往傳統(tǒng)的天氣預(yù)報(bào)是城鎮(zhèn)預(yù)報(bào)，只用單個(gè)的預(yù)報(bào)點(diǎn)表示一個(gè)縣城或城市未來(lái)幾天的天氣變化。這種預(yù)報(bào)方式缺點(diǎn)較明顯，時(shí)間空間精度低、預(yù)報(bào)天數(shù)短、氣象要素少。在如今幾乎人手一個(gè)智能手機(jī)的時(shí)代，一天只做兩次更新的傳統(tǒng)預(yù)報(bào)，已經(jīng)不能滿足公眾需求。中國(guó)氣象局提出“網(wǎng)格預(yù)報(bào)”這一概念，正是為了解決傳統(tǒng)天氣預(yù)報(bào)的這些弊端。
如何直白地理解網(wǎng)格預(yù)報(bào)？中央氣象臺(tái)預(yù)報(bào)系統(tǒng)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室主任、正研級(jí)高工薛峰介紹，可以把我國(guó)以及每個(gè)城市所在的區(qū)域，想象成由多個(gè)邊長(zhǎng)為5公里的正方形組成的網(wǎng)格，而公眾就生活、工作在一個(gè)個(gè)網(wǎng)格里。網(wǎng)格預(yù)報(bào)就是針對(duì)這些正方形小區(qū)域，實(shí)現(xiàn)空間上的精準(zhǔn)化預(yù)報(bào)。具體而言，是從傳統(tǒng)的大城市預(yù)報(bào)發(fā)展到縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)，甚至村，到現(xiàn)在的任意點(diǎn)位預(yù)報(bào)。網(wǎng)格預(yù)報(bào)在時(shí)間間隔上也更精細(xì)，從原來(lái)的只區(qū)分白天黑夜，發(fā)展為逐3小時(shí)、逐1小時(shí)甚至分鐘級(jí)間隔預(yù)報(bào)，即時(shí)更新，方便公眾根據(jù)局地天氣對(duì)自己出行等活動(dòng)做出更精準(zhǔn)的安排。此外，原來(lái)的城市預(yù)報(bào)只涉及一種天氣現(xiàn)象，現(xiàn)在網(wǎng)格預(yù)報(bào)涵蓋的要素更豐富，僅降水天氣就分為雨、雪、雨夾雪、凍雨等。
除了更“細(xì)心”，網(wǎng)格預(yù)報(bào)還更“理性”。相對(duì)傳統(tǒng)的等級(jí)預(yù)報(bào)和定性預(yù)報(bào)，如今的預(yù)報(bào)正在向定量化轉(zhuǎn)化。比如，從原來(lái)的“小中大暴雨”，變?yōu)榫唧w多少毫米或厘米的降水量預(yù)報(bào)；以往的“大風(fēng)”“多云”天氣，將被具體的風(fēng)向風(fēng)速值和云量值預(yù)報(bào)替代。也就是說(shuō)，公眾不僅能了解自己所處的“網(wǎng)格”當(dāng)前、未來(lái)是什么天氣狀況，還能清楚地查到氣溫、降水、風(fēng)等多個(gè)具體氣象要素信息。
“這張時(shí)空分辨率越來(lái)越高的預(yù)報(bào)網(wǎng)格已經(jīng)是氣象部門預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)最為關(guān)鍵的產(chǎn)品，是未來(lái)實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)位預(yù)報(bào)和山洪地質(zhì)災(zāi)害、城市漬澇等預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。”薛峰說(shuō)，網(wǎng)格預(yù)報(bào)是突破傳統(tǒng)的“不規(guī)則點(diǎn)”預(yù)報(bào)。
此前，不少天氣預(yù)報(bào)APP也能預(yù)報(bào)到某一具體區(qū)域，例如北京市朝陽(yáng)區(qū)某個(gè)街道未來(lái)兩小時(shí)會(huì)不會(huì)下雨。相較于這些已有的服務(wù)，氣象局推出的網(wǎng)格預(yù)報(bào)有啥獨(dú)特之處？
宗志平告訴記者，雖然如今不乏類似產(chǎn)品，但大多數(shù)APP背后的氣象機(jī)構(gòu)或公司，數(shù)據(jù)、技術(shù)、資源和研發(fā)能力有限，預(yù)報(bào)時(shí)往往是直接從互聯(lián)網(wǎng)上獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單加工就發(fā)布出來(lái)，這種網(wǎng)格預(yù)報(bào)在技術(shù)科學(xué)性和預(yù)報(bào)質(zhì)量上都存在不足。“中國(guó)氣象局作為氣象預(yù)報(bào)的權(quán)威部門，在觀測(cè)數(shù)據(jù)、預(yù)報(bào)模式研發(fā)以及網(wǎng)格預(yù)報(bào)技術(shù)上有優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上統(tǒng)籌醞釀研發(fā)的預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品，其質(zhì)量、豐富程度、精細(xì)程度以及權(quán)威性優(yōu)于當(dāng)前其他機(jī)構(gòu)或公司的產(chǎn)品，是國(guó)家力量推進(jìn)氣象預(yù)報(bào)服務(wù)進(jìn)步的體現(xiàn)。”
4年研發(fā)形成穩(wěn)定產(chǎn)品，目前已有10省市實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)行
公眾將通過(guò)氣象部門官方客戶端，享受“私人訂制”的預(yù)報(bào)服務(wù)
按照中國(guó)氣象局的計(jì)劃，2017年7月開(kāi)始，北京、天津、上海、福建、廣東、海南、陜西等7省市已經(jīng)率先發(fā)布智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)。2017年12月底前，我國(guó)氣象預(yù)報(bào)服務(wù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的“一張網(wǎng)”網(wǎng)格預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)已經(jīng)開(kāi)始正式運(yùn)行。
薛峰告訴記者，其實(shí)國(guó)家級(jí)網(wǎng)格預(yù)報(bào)技術(shù)和產(chǎn)品的布局、研發(fā)早在2013年就開(kāi)始啟動(dòng)。到2017年底，網(wǎng)格預(yù)報(bào)按計(jì)劃推出，全國(guó)上下聯(lián)動(dòng)的10天逐3小時(shí)5公里多氣象要素網(wǎng)格預(yù)報(bào)及相應(yīng)的流程初步實(shí)現(xiàn)，目前全國(guó)31個(gè)省區(qū)市氣象局已經(jīng)在試驗(yàn)運(yùn)行網(wǎng)格預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)，各省均在進(jìn)行預(yù)報(bào)質(zhì)量評(píng)估，已經(jīng)有10個(gè)省區(qū)市實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)運(yùn)行。
氣象行業(yè)外的公眾，現(xiàn)在能用到這一服務(wù)產(chǎn)品嗎？薛峰表示，隨著網(wǎng)格預(yù)報(bào)的發(fā)展，產(chǎn)品的內(nèi)容越來(lái)越全面、豐富，數(shù)據(jù)量也越來(lái)越大。國(guó)家氣象中心將這些產(chǎn)品作為基礎(chǔ)產(chǎn)品提供給各級(jí)氣象部門及氣象服務(wù)單位。各級(jí)氣象部門基于精細(xì)的網(wǎng)格預(yù)報(bào)，再結(jié)合基于位置、網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)終端等手段，為公眾提供具有針對(duì)性的服務(wù)和產(chǎn)品。“部分省市已開(kāi)展相關(guān)服務(wù)，例如廣東的‘繽紛微天氣’、福建的‘知天氣’APP，公眾只需下載程序并輸入位置，就能享受‘私人訂制’的天氣預(yù)報(bào)。”
有人不理解，2013年研發(fā)的產(chǎn)品，為啥在去年底才開(kāi)始推出？宗志平說(shuō)，這不是中國(guó)氣象局在“賣關(guān)子”，研發(fā)過(guò)程遇到了很多技術(shù)困難，通過(guò)近3年的技術(shù)攻關(guān)，才逐步走向成熟。另一方面，一個(gè)公眾產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)必然要經(jīng)過(guò)內(nèi)部的嚴(yán)格測(cè)試，保證預(yù)報(bào)產(chǎn)品發(fā)布的嚴(yán)肅性，對(duì)公眾負(fù)責(zé)。作為中國(guó)氣象預(yù)報(bào)的權(quán)威發(fā)布部門，只有預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品的穩(wěn)定性以及預(yù)報(bào)質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，才能和公眾見(jiàn)面。“氣象部門今后會(huì)通過(guò)更多的渠道與方式，讓公眾更便利地使用氣象產(chǎn)品。”薛峰說(shuō)。
可自我訂正優(yōu)化，提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率和時(shí)空分辨率
智能預(yù)報(bào)不會(huì)完全取代“人工”，但氣象預(yù)報(bào)員工作內(nèi)容會(huì)發(fā)生一定變化
網(wǎng)格預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)是科技進(jìn)步。目前，中國(guó)氣象局可以用衛(wèi)星、雷達(dá)、全國(guó)布局的自動(dòng)站構(gòu)成三位一體的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)捕捉當(dāng)前發(fā)生的重要天氣，為預(yù)報(bào)的實(shí)時(shí)滾動(dòng)更新提供觀測(cè)資料基礎(chǔ)支持。宗志平介紹，這些觀測(cè)資料進(jìn)入我國(guó)自主研發(fā)的GRAPES數(shù)值同化及預(yù)報(bào)系統(tǒng)，可提供從短期到中長(zhǎng)期的高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)原始資料。基于大數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，這張“網(wǎng)”能進(jìn)一步自我訂正優(yōu)化，提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率和時(shí)空分辨率。宗志平認(rèn)為，這張“網(wǎng)”的出現(xiàn)，意味著我們?cè)跉庀箢A(yù)報(bào)方面的技術(shù)和服務(wù)水平向國(guó)際先進(jìn)水平邁出了重要一步，同時(shí)也意味著公眾需求與預(yù)報(bào)服務(wù)之間的差距又縮小了一些。
預(yù)報(bào)越來(lái)越智能，是否意味著預(yù)報(bào)員的作用越來(lái)越小？宗志平對(duì)此不以為然。“首先要更正一個(gè)概念，人工智能與‘人工’之間并不存在競(jìng)爭(zhēng)和淘汰的關(guān)系。雖然隨著技術(shù)的發(fā)展，智能預(yù)報(bào)可以解決大部分問(wèn)題，但大氣運(yùn)動(dòng)有不確定性，對(duì)于災(zāi)害性、轉(zhuǎn)折性、突發(fā)性的天氣，依然需要依托預(yù)報(bào)員豐富的知識(shí)背景做出合理預(yù)報(bào)判斷，或者對(duì)人工智能的預(yù)報(bào)結(jié)果做出合理修正。”
薛峰認(rèn)為，隨著智能預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的氣象預(yù)報(bào)員工作內(nèi)容會(huì)發(fā)生一定變化，一部分專注于大氣運(yùn)動(dòng)機(jī)理的分析理解認(rèn)識(shí)，并做重要的訂正預(yù)報(bào)，更多關(guān)注“影響預(yù)報(bào)”，即當(dāng)前的天氣對(duì)相關(guān)領(lǐng)域和行業(yè)有什么后續(xù)影響；而另一些預(yù)報(bào)員可能會(huì)關(guān)注人工智能技術(shù)本身，即如何更好地將人工智能技術(shù)與氣象預(yù)報(bào)服務(wù)行業(yè)結(jié)合，進(jìn)一步提高準(zhǔn)確率，或研發(fā)更符合社會(huì)需求的預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品。人工智能將成為預(yù)報(bào)員掌握的一門技術(shù)或工具，二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，為社會(huì)提供更好的氣象服務(wù)。（記者 趙貝佳）
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