气象数据是开展天气预报预警、气候预测预估及各类气象服务、科学研究的基础,是气象业务系统的初始输入。
可以这样毫不犹豫地说,没有这些气象数据,计算机在运算“模式数据”时就少了初始值,天气预报就无法正常进行。即使是没有计算机的人工时代,数据也必不可少。
气象数据庞杂众多,气温、气压、空气湿度、风向、风速、云、能见度、天气现象、降水、蒸发、日照、雪深、地温、冻土、电线结冻等,小据10个手指头都数不过来了……
但是总而言之,无论气象数据再怎么复杂,它也可以被分为两类:实况数据和模式数据。
实况数据
实况数据属于最基础的气象数据,简单理解来说它是过去的数据,主要包括仪器设备直接观探测出的数据。
采集实况数据的气象站点遍布全球,观测范围从几千米的高空到地面,观测手段从高科技的雷达卫星到最原始的人工观测,这些数据的采集都是为了更真实地反映出地球外围大气圈的运动变化,而这些宝贵的数据也可以称之为天气预报之源。
模式数据
数据模式是由计算机程序运算求解物理方程组计算得出,包括对历史气象数据融合同化的再分析数据,以及对未来天气气候计算输出的数值预报预测数据。
可以简单形象地认为,有这样一套庞大的计算天气预报的程序,输入当前已知的天气现象,就可以输出未来还没有发生的天气现象。
计算出的天气预报结果通常以规则的等经纬度网格来表示,网格上的每一个点代表这个经纬度上未来某时刻某个物理量(比如温度)的数值。
这就是现代天气预报业务的基础,叫“数值模式预报”,而这个庞大的计算机程序就被称作“模式系统”。
实况数据如何采集
很多年前,实况数据就是靠着最基本的方式——人工来完成采集信息的任务的,气象观测员每天都会进行数据记录,通过打电话的方式将所有的数据进行汇总。
之后,随着科技的发展,实况数据采集不像往日那般辛苦,而是可以通过自动化完成。
目前,在气象观测站中温度、湿度、气压、风向、风速等物理量均由电子控制的机械设备完成,这些观测站配有嵌入式芯片,芯片上有一个精确的时钟,可以准时地周期性工作,例如在整点每隔5分钟、10分钟或1小时自动采集周围的环境数据,并自动将采集的气象数据编码为二进制数据流,发送到数据库中。
截至2015年年底,我国大约有50000多个这样的地面观测站,所有观测站均为自动站。
气象数据如何传输
一般来说,地面、高空、雷达观测数据的采集和传输所需的时间>静止气象卫星>模式数据。
地面、高空、雷达观测数据的采集和传输,从采集到展示,几分钟之内就可以完成,静止气象卫星大概需要半个小时,而模式数据则比较复杂。
在我国,国家气象信息中心承担着数据传输和分发的枢纽作用。接收的数据包含来自各省的地面、高空、雷达数据、卫星数据、中国模式系统输出结果的数据以及其他国家的观测数据和模式数据。
同时,还承担数据的分发功能,每天将各种观测数据和模式数据通过地面网络或通信卫星收发系统传送给31个省市区气象台和其他国家。
现在,你觉得“气象大数据”还神秘吗?
参考资料:《气象与大数据》、《气象知识》