計算機在氣象中應(yīng)用探究

1、計算機在氣象中應(yīng)用探究摘要：隨著時代的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)觸及到了人類社會生活的方方面面，使得人們的生產(chǎn)和生活也更加便捷。而氣象業(yè)務(wù)作為受影響方面之一，也充分的借助計算機網(wǎng)絡(luò)愈加豐富的資源改善了其管理及服務(wù)的形式，提髙了服務(wù)的廣度與深度，使其服務(wù)更加完善，從而在根本上突破了技術(shù)上的 局限。abstract:with the development of the times,computer network touches every aspect of human social life , making people' s production and life more conveni

2、ent. as one of the affected aspects , meteorological operations improves the management and services form by the rich resources of the computer network and improve the bread th and depth of services, make its services more perfect, and then break through the limitations of the technology.關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)資源；氣象

3、；突破key words :network resources ； weather ；breakthrough中圖分類號:tp39文獻標(biāo)識碼：a文章編號:1006-4311 (2012) 34-0203-020引言作為現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)與支撐系統(tǒng)，氣象信息的交流 主要包含：高級性能計算機交流，現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)存儲 管理和共享服務(wù)等，而作為衡量氣象現(xiàn)代化水平重要標(biāo)志的 氣象信息交流也是氣象信息存儲管理，傳輸，資源共享和計 算機處理的基礎(chǔ)，它首先關(guān)系到氣象部門能否為廣大用戶提 供準(zhǔn)確及時的氣象信息，進而關(guān)系到各級政府乃至國民經(jīng)濟 建設(shè)的順利發(fā)展，所以說氣象信息交流驅(qū)動著氣象業(yè)務(wù)交流 的發(fā)展同時也

4、制約著其他系統(tǒng)的發(fā)展。1氣象業(yè)務(wù)中使用電子計算機的歷史想要把數(shù)值氣象預(yù)報中用到的數(shù)學(xué)方程組合解開得到 結(jié)果是件很困難的事。利用數(shù)值方法做天氣預(yù)報一書的 作者一一英國數(shù)學(xué)家里查遜就在書中講述了怎樣做數(shù)值計 算。1916年至1918年間，理查遜為得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，動用 了大量的人力物力嘗試進行了第一次數(shù)值預(yù)報，這次預(yù)報計 算在許多人用手搖計算的方式總共進行了 12個月才宣告完 成。而想要得到未來24小時的氣象預(yù)報換算成單人計算， 需要日夜不停的算64000天整整175年。而相對于變化莫測 的天氣來說，想要跟上它的速度就需要有一個64000人同時 計算的巨大工廠，這樣才可以把24小時以內(nèi)的氣象預(yù)報計

5、算出來，這其實就是人的計算跟天氣在比賽。雖然這次試驗 以失敗告終，但人們從中得到了有益的啟示。而僅僅在這一著名實驗的20年之后，世界上的第一臺 電子計算機便誕生了。而美國的科學(xué)家第一次成功的做出了 500百帕天氣形勢的36小時氣象預(yù)報，使得數(shù)值預(yù)報真正的 實現(xiàn)，那年是1950年。自此，數(shù)值預(yù)報引入到實際的氣象 業(yè)務(wù)中，更多的國家先后開始使用這種先進的天氣預(yù)報的辦 法。在這次世界上第一次成功做出數(shù)值氣象預(yù)報之后的四十 多年間，數(shù)值預(yù)報不斷的得以完善，取得了很大的進展。隨著數(shù)值解法應(yīng)用的熟練及日益精確，準(zhǔn)確，對大氣相 關(guān)數(shù)值描述越來越細致，使得垂直方向能夠分解到20至30 層，而水平方向更是可以細

6、到20公里。與此同時，預(yù)報也 更俱精確性和實效性，對未來三日之內(nèi)的重要的天氣變化過 程和其相應(yīng)的劇烈氣候變化，諸如大雨，溫度下降，大風(fēng)等 都可以做出較準(zhǔn)確的預(yù)報。氣象資料的傳輸，手機，處理，模式的預(yù)報計算及材料 分析，還有預(yù)報結(jié)果的顯示，分發(fā)服務(wù)等諸多環(huán)節(jié)組成了數(shù) 值天氣預(yù)報。2計算機在氣象中應(yīng)用的必要性作為人類最偉大發(fā)明之一的計算機，伴隨其誕生的計算 機網(wǎng)絡(luò)對人們的生活和社會的發(fā)展產(chǎn)生了越來越大的影響。 同時計算機網(wǎng)絡(luò)不斷的將其自身完善和更新，使其功能性更 加強大。所以將計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到氣象業(yè)務(wù)能使氣象部門不 斷壯大，氣象信息不斷完善和更新，能更好的服務(wù)于氣象業(yè) 和社會的發(fā)展。2.1計算機網(wǎng)

7、絡(luò)應(yīng)用到氣象服務(wù)中是順應(yīng)時代發(fā)展的 趨勢社會發(fā)展離不開科技的進步，同樣氣象業(yè)務(wù)的發(fā)展也 離不開社會的進步。所以氣象業(yè)務(wù)部門要發(fā)展就需要引進高 科技來改革自己的服務(wù)和管理模式同時也要注重自身建設(shè)。2.2氣象業(yè)務(wù)自身的發(fā)展也離不開計算機網(wǎng)絡(luò) 隨著社 會的發(fā)展和生活質(zhì)量的提高，人們對氣象業(yè)務(wù)的要求也越來 越高，如果氣象業(yè)務(wù)不去創(chuàng)新，只是停留在原來的基礎(chǔ)上， 那么就無法滿足這個社會的發(fā)展，所以為了氣象業(yè)務(wù)能更好 的存在，只有不斷的提升和發(fā)展自己。2.3需要高科技軟件的支撐是氣象業(yè)務(wù)本身的特點決 定的氣象業(yè)務(wù)需要處理大量的數(shù)據(jù)，并且要求這些數(shù)據(jù)有 較高的精確度和及時的信息反饋，同時這些信息的傳遞范圍 要

8、廣，而這些要求只有計算機網(wǎng)絡(luò)中的先進技術(shù)才能完成。 所以，計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到氣象業(yè)務(wù)部門是非常有必要的。3計算機的使用是氣象信息交流的需求作為國家空間基礎(chǔ)信息重要組成部門的氣象信息也是 國家基礎(chǔ)性，戰(zhàn)略性信息資源，它支撐著我國現(xiàn)代化建設(shè)進 程中重大國際國內(nèi)問題的決策。女口：社會的可持續(xù)發(fā)展、氣 候的變化和預(yù)測，天氣的預(yù)報等國家重大項目發(fā)展也都需要 氣象信息的支撐。3.1氣象信息的收集和傳輸能力需求在氣象信息的傳 輸能力和收集方面，氣象業(yè)務(wù)未來的發(fā)展特點是：計算機網(wǎng) 絡(luò)支撐著全國氣象業(yè)務(wù)各個部門之間的聯(lián)系，氣象信息對完 善氣象資料手機網(wǎng)絡(luò)有重大影響，它包括：風(fēng)廓線控測資料、 閃電定位探測資料、新一

9、代多普勒天氣雷達資料，衛(wèi)星資料、 gps/met觀測資料、自動站時空加密觀測資料、氣候交流觀 測所需的多圈層其他資料等等，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)對這些資料 的不斷研發(fā)和探究，會產(chǎn)生更多的預(yù)測，預(yù)報產(chǎn)品同時會對 計算機網(wǎng)絡(luò)的要求越來越高，新一代電視天氣會商也要求計 算機網(wǎng)絡(luò)的支持。所以說計算機信息加工平臺既連接著外服 務(wù)的各類對象也連接著本機氣象信息加工預(yù)測交流網(wǎng)，因此 計算機寬帶網(wǎng)絡(luò)支撐著氣象專用頻道的電視節(jié)目制作與傳 遞。 3.2氣象信息處理加工能力需求氣象信息的加工 處理需求主要是指高性能計算機網(wǎng)絡(luò)在空氣質(zhì)量、水文、海 洋、氣象等方面研究及應(yīng)用。隨著研究模式和研究方法的不 斷改進，對這些方面的精確

10、度和時空分辨率不斷的得到提 高，信息預(yù)報的時效也不斷的延長，集合作業(yè)的不斷發(fā)展和 各種作業(yè)的不斷增多，對計算機網(wǎng)絡(luò)的要求越來越高，預(yù)計 到2010年，在氣象業(yè)務(wù)部門，髙性能計算機需求為峰值性 能200tflops (200)萬億次浮點運算(秒)以上。3.3氣象數(shù)據(jù)的存儲管理與共享需求隨著氣象觀測系 統(tǒng)的不斷完善和更新，產(chǎn)生了越來越多的氣象數(shù)據(jù)，而這些 氣象數(shù)據(jù)推動著預(yù)報，預(yù)測能力的增強，進而產(chǎn)生更多的預(yù) 報預(yù)測產(chǎn)品，氣象信息需要運用到各行各業(yè)中，而這些需求 對氣象數(shù)據(jù)的存儲管理和共享又有了更高更新的要求。4國內(nèi)氣象信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀氣象行業(yè)收集了大量的氣象信息，并對這些信息進行加 工處理，分發(fā)和存

11、檔，而這些氣象信息需要運用到氣象部門 的各行各業(yè)中去。自20世紀(jì)90年代以來，靠高性能計算機 網(wǎng)絡(luò)支撐的氣象信息系統(tǒng)已取得了巨大的成功，并且形成了 一套完善的氣象信息交流系統(tǒng)。4. 1氣象衛(wèi)星信息 氣象衛(wèi)星綜合應(yīng)用業(yè)務(wù)（9210工程） 的應(yīng)用大大提高了國內(nèi)氣象通信傳輸能力，它建立了覆蓋全 國市以上的高數(shù)據(jù)廣播網(wǎng)和覆蓋全國地市級以上的雙向通 信網(wǎng)的zsat衛(wèi)星通信技術(shù)。初步建成了由自動磁帶領(lǐng)域和 大容量磁帶限制的氣象信息的存儲系統(tǒng)，使國家主要網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)建設(shè)初具規(guī)模。4.2氣象資料系統(tǒng)作為我國基礎(chǔ)氣象業(yè)務(wù)的氣象資料 管理業(yè)備受關(guān)注，它在對資料的收集，加工處理，存儲服務(wù) 等方面也越來越標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)代化

12、和規(guī)范化。越來越多的歷史 資料已經(jīng)錄入到計算機中，得到有效的管理和利用，而主要 的氣象資料也已經(jīng)進入了這樣的數(shù)據(jù)庫，方便了用戶的查閱 和利用，這樣大量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范化的數(shù)據(jù)就保障了氣象信息資 料的完整性和準(zhǔn)確性以及安全性。4.3數(shù)據(jù)庫管理信息商用數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)已經(jīng)被廣 泛的應(yīng)用到國家級和省級氣象業(yè)務(wù)部門，并且形成了以數(shù)據(jù) 為中心的業(yè)務(wù)編程?，F(xiàn)代化的信息交流和發(fā)布廣泛應(yīng)用因特 網(wǎng)技術(shù)，而因特網(wǎng)技術(shù)下的專網(wǎng)政務(wù)信息系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋了大 部分的省市縣，這些技術(shù)也開始被專業(yè)的技術(shù)和管理人員所 利用。5氣象信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢信息技術(shù)，作為當(dāng)代發(fā)展最快的技術(shù)之一，它的快速發(fā) 展為氣象信息系統(tǒng)發(fā)展打下了良好的技術(shù)

13、基礎(chǔ)。5.1通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)5. 1. 1地面通信 國內(nèi)大部分的電信運營商已經(jīng)開始采 用密集波分復(fù)用技術(shù)來創(chuàng)建新一代的信息互聯(lián)網(wǎng)，它是把光 纜骨干網(wǎng)從格狀網(wǎng)變成環(huán)狀網(wǎng)，這樣環(huán)狀網(wǎng)利用新一代的網(wǎng) 絡(luò)傳輸設(shè)備讓一對光纖的傳輸容量達到1600gbpso這個環(huán)狀 網(wǎng)每一處所發(fā)生的故障都可以自動修復(fù)。5. 1.2網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 高速局域(城域網(wǎng))技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn) 在以太網(wǎng)的交換和異步傳輸模式(atm)多層交流等方面。 以太網(wǎng)又分為千兆以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)，而萬兆以太網(wǎng)的運 營模式是通過單模光纖或者多模光纖以千兆以太網(wǎng)十倍的 速度傳輸，這種atm技術(shù)的使用，讓用戶能更好的利用無限 擴大的網(wǎng)絡(luò)，進行多層次的技術(shù)交流，也

14、可用于千兆位網(wǎng)的 交換。在互動電視盒虛擬現(xiàn)實，視頻點播系統(tǒng)，遠程教育和清 晰度高的視像會議上都體現(xiàn)了寬帶網(wǎng)絡(luò)所發(fā)揮的巨大作用。5. 1.3移動通信技術(shù)隨著科技的發(fā)展，移動互聯(lián)時代 正在以一種全新的方式到來，無線技術(shù)除了光線通信技術(shù)之 外，還出現(xiàn)了備受人們關(guān)注的具有代表性的無線局域網(wǎng) (wlan)它是通過分組無線業(yè)務(wù)(gprs)碼分多址，基于家 庭射頻，等無線通信技術(shù)來完成的。根據(jù)移動通信服務(wù)的原 則，移動通信網(wǎng)將為更多的領(lǐng)域服務(wù)，同樣也為觀測系統(tǒng)資料提供了很好的通信手段。5.2高性能計算機技術(shù)微電子，體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)軟件的共同進步將支撐著高性能計算機系統(tǒng)綜合性能的發(fā)展和 提高。未來幾年，一方面新技術(shù)計算機有可能會出現(xiàn)在某些 高科技的領(lǐng)域，并且機體將會在分布式內(nèi)存和共享內(nèi)存這兩 個層次上得到不同程度的提高。在未來，這種新技術(shù)的計算 機能夠接受多種編程模式。另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的cpu芯片的性能 也會隨著主頻的提髙和集成電路不斷完善和更新。這些系統(tǒng) 軟件上的進步將會大大促進應(yīng)用軟件的開發(fā)。6總結(jié)目前我國計算機的發(fā)展現(xiàn)況還不止這樣，還將在以下幾個方面得到更好的發(fā)揮和利用。6. 1運行監(jiān)控系統(tǒng)方面：信息系統(tǒng)安全監(jiān)控；通信 網(wǎng)絡(luò)運行監(jiān)控；計算機應(yīng)用系統(tǒng)運行監(jiān)控；綜合監(jiān)控平 臺。6.2國家級氣象業(yè)務(wù)異地定備份系統(tǒng)方面。6.3通信網(wǎng)絡(luò)方面：局域網(wǎng)交流和應(yīng)用；廣播通信 網(wǎng)的應(yīng)