南京信大氣象科技有限公司實踐論文

南京信大氣象科技有限公司實踐論文

　　氣象工作幫助人類在有利的天氣和氣候中獲得效益，在避免氣象災(zāi)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，政府給氣象部門的經(jīng)費增長遠低于氣象部門的需求增長，因此各國氣象部門根據(jù)本國經(jīng)濟發(fā)展水平和經(jīng)費狀況確定是否開展商業(yè)化服務(wù)以及開展商業(yè)化服務(wù)的規(guī)模。美國、日本、加拿大及歐洲一些國家等都是開展商業(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)會于2015年5 月13日正式成立，協(xié)會發(fā)布了《中國氣象服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告(2014)》。根據(jù)該報告，我國氣象服務(wù)市場的潛力巨大(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(nèi)的氣象服務(wù)市場規(guī)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(nóng)業(yè)、交通、能源、海洋、健康、旅游、保險、氣候資源開發(fā)利用，以及災(zāi)害防御等領(lǐng)域。社會力量參與氣象服務(wù)熱情高漲，以新媒體為例，由社會企業(yè)發(fā)布的天氣類手機app數(shù)量已超500個，排名前20的用戶綜合下載量超過6億次，發(fā)展空間十分廣闊。

　　互聯(lián)網(wǎng)時代，我國氣象服務(wù)體系目前尚不能有效滿足社會需求，不同部門的氣象數(shù)據(jù)相互封鎖，嚴重制約了氣象服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;同時，外國成熟的氣象服務(wù)企業(yè)已開始占據(jù)我國海洋氣象導(dǎo)航服務(wù)市場，給我國氣象服務(wù)業(yè)帶來嚴峻挑戰(zhàn)，這要求我們轉(zhuǎn)換思想，積極改變來面對這些挑戰(zhàn)和困境。

　　1 氣象服務(wù)的新模式

　　1.1 基于移動社交平臺的氣象服務(wù)新模式

　　從基于web的中國天氣社區(qū)到基于移動互聯(lián)網(wǎng)的Weddar(一款手機上的天氣應(yīng)用)，天氣通的天氣微博，墨跡天氣，以及景象天氣的實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，形成良性反饋循環(huán)，增進傳播效果;另一方面也擴充了信息的時效性和可信性。移動終端已經(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)者來說，轉(zhuǎn)變觀念是當務(wù)之急，如何有效地把社交元素整合進現(xiàn)有服務(wù)產(chǎn)品或新產(chǎn)品中是未來一段時間亟待攻克的難題之一。

　　1.2 基于用戶體驗的氣象服務(wù)新模式

　　在這個注重品質(zhì)的時代，良好的用戶體驗會明顯提高產(chǎn)品競爭力，增加用戶黏度。比如，互聯(lián)網(wǎng)中虛擬化技術(shù)的引進為天氣服務(wù)產(chǎn)品帶來了表現(xiàn)力更強、更直觀的體驗，中央電視臺每晚的《天氣預(yù)報》從很早就加入了虛擬化的應(yīng)用。隨著虛擬主持人和虛擬場景更加智能化，未來氣象服務(wù)在展現(xiàn)方式上將很有可能完全虛擬，這會是未來的氣象服務(wù)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的一大新的應(yīng)用。

　　1.3 基于智能天氣設(shè)備的氣象服務(wù)新模式

　　互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使得設(shè)備長期在線化成為現(xiàn)實，類似于個人微型氣象站的智能天氣設(shè)備等發(fā)展十分迅速。這種智能天氣設(shè)備集成了溫度、濕度、光照、氣壓、紫外線等傳感器，廣泛分布在城市的各個方位，測量實時的天氣信息，有的甚至內(nèi)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時的天氣圖片進行展示，再附上具體的溫度、濕度和紫外線數(shù)據(jù)，天氣情況一清二楚。智能天氣設(shè)備可以無視距離，進而獲得目標地點精確的實時天氣信息，生成微型天氣預(yù)報，在日常工作、出游等方面都有著廣泛用途。當上千臺這樣的設(shè)備連接到云端，就可以獲得一個城市的離散天氣預(yù)報。

　　這種新的氣象服務(wù)除了實時準確之外，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(shè)備結(jié)合，把個人身體特質(zhì)與天氣信息融合到一起，根據(jù)當日天氣狀況和節(jié)氣等氣象因素為用戶提供健康建議。

　　2 氣象服務(wù)產(chǎn)業(yè)化新思路

　　2.1 市場化與開放服務(wù)市場

　　氣象服務(wù)市場化是破解氣象服務(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)市場的區(qū)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(yīng)由市場提供。在《氣象法》中引入市場競爭機制，構(gòu)建可操作的市場制度，為開放氣象服務(wù)市場提供相應(yīng)的制度支持。

　　2.2 共建數(shù)據(jù)共享平臺

　　氣象數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)向公眾開放，這在很大程度上為產(chǎn)品的市場化運作降低了門檻，完整的市場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(shù)據(jù)密級劃分的規(guī)定，成立氣象數(shù)據(jù)交易的管理機構(gòu)，引導(dǎo)形成不同類型氣象數(shù)據(jù)的市場交易價格;鼓勵并培育商業(yè)氣象數(shù)據(jù)的中介交易人才，形成一批中介交易機構(gòu)，待條件成熟后，嘗試建立商業(yè)氣象數(shù)據(jù)的現(xiàn)貨和期貨交易市場。對于全社會而言，氣象數(shù)據(jù)也是極其珍貴的信息資源。氣象數(shù)據(jù)在跨行業(yè)綜合應(yīng)用這一“增值應(yīng)用”價值挖掘過程中會煥發(fā)出新的光芒。

　　2.3 深刻理解用戶需求提高氣象服務(wù)質(zhì)量

　　微博、微信、手機應(yīng)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(chǔ)上，更多的有針對性的服務(wù)產(chǎn)品可以被開發(fā)以供用戶有選擇性地訂閱。由于與氣象密切相關(guān)的各個行業(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)人員深入了解各個行業(yè)的需求并有針對性地提供不同的專業(yè)個性化氣象服務(wù)。同時，現(xiàn)階段海量氣象數(shù)據(jù)的“大數(shù)據(jù)應(yīng)用”，將氣象數(shù)據(jù)與其他相關(guān)行業(yè)或領(lǐng)域的數(shù)據(jù)進行深度融合，幫助獲得跨領(lǐng)域、跨學(xué)科的“新知識”，為氣象產(chǎn)品開發(fā)提供新思路。

　　2.4 培養(yǎng)專業(yè)氣象服務(wù)人才

　　隨著氣象服務(wù)市場的進一步開放，對氣象服務(wù)產(chǎn)品的種類及專業(yè)性要求越來越高。就國內(nèi)目前的氣象服務(wù)人員來說，單純的氣象知識無法應(yīng)對日益龐大的服務(wù)體系，這要求氣象服務(wù)人員除了具有扎實的氣象知識外還必須具備完整、系統(tǒng)的跨學(xué)科知識與能力，能實現(xiàn)知識的融會貫通。只有復(fù)合型的氣象人才才能做出更為專業(yè)、更符合市場需求的氣象服務(wù)產(chǎn)品。

　　3 新能源風電場特色氣象服務(wù)

　　能源危機迫在眉睫，開發(fā)可再生的綠色能源是社會可持續(xù)發(fā)展的必由之路。風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，風力發(fā)電是技術(shù)最成熟、最具規(guī)模開發(fā)和商業(yè)發(fā)展前景的方式。

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

　　3.1 風電場運維中天氣預(yù)報服務(wù)的現(xiàn)狀

　　近年，我國用于風電場建設(shè)的投資顯著增加，2011年的累計風電裝機容量即達52800MW。然而在風電場設(shè)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(qū)風電場運維的臺風、龍卷和雷暴等極端災(zāi)害天氣的專項氣象服務(wù)，這些已成為目前風能資源開發(fā)利用亟待解決的關(guān)鍵性問題。實際上，極端災(zāi)害性天氣能夠較大程度地破壞風電機組，是影響風電場運行安全的主要因素，也是風電場設(shè)計必須考慮的因素。因而，在風電場的設(shè)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(yù)報已經(jīng)不能滿足風電場運維的需求，從而對天氣預(yù)報提出了更高層次要求，需要根據(jù)風電場的運維特點有針對性地提供氣象服務(wù)。

　　3.2 海上風電運維作業(yè)天氣窗口的需求

　　根據(jù)歐洲海上風電經(jīng)驗，安裝海洋氣象預(yù)報系統(tǒng)的海上風電場有效利用小時數(shù)比沒有安裝的要高出5%～10%。海上風電場的建設(shè)與運維取決于風電場的可達性，而風電場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，需要針對沿海風電運維對氣象服務(wù)的需求，提供用于海上風電場在建工程和運維期間的氣象服務(wù)產(chǎn)品。

　　3.3 海上風電場運維特色氣象服務(wù)內(nèi)容

　　江蘇省沿海屬于風資源較豐富區(qū)，近年，江蘇省的風電開發(fā)實現(xiàn)了突破性進展，已建、規(guī)劃的風電場近30個，其中已建風電場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(zāi)害性天氣能夠較大程度地破壞風電機組，嚴重影響風電場運行安全。

　　南京信大氣象科技有限公司為江蘇金風科技有限公司提供的特色氣象服務(wù)，針對沿海風電運維的氣象需求，開發(fā)了海洋水文氣象預(yù)報預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)和手機app客戶端，該系統(tǒng)已經(jīng)在如東潮間帶風電場、響水近海風電場使用，能夠?qū)⒑Ｉ巷L電場所選用交通工具的出海條件與每日逐時海洋水文氣象要素預(yù)報結(jié)合，可以規(guī)劃出每種交通工具在每一天安全出海的時間段，再根據(jù)出現(xiàn)故障機組的分布，合理規(guī)劃出每天出海的航行線路，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間成本和燃油成本較低。

　　為風電場業(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)的天氣風險，搶抓時間窗口作業(yè)。這就要求獲取時間和空間精度更高的專項天氣服務(wù)，提供碼頭及風機位的未來3d逐6h精細化預(yù)報服務(wù)、強天氣預(yù)警和天氣幫助。同時需要在風電場運維預(yù)報服務(wù)期間，任用具有5年以上工作經(jīng)驗的預(yù)報員組建人工氣象保障團隊、短臨預(yù)報專家對氣象預(yù)報結(jié)果進行審核把關(guān)。

　　公司服務(wù)具體內(nèi)容包括：1)每日提供未來72h，每6h時間間隔精細化常規(guī)預(yù)報：響水碼頭、響水作業(yè)區(qū)內(nèi)機位點風速、風向、浪高、浪向、天氣及能見度;2)災(zāi)害性天氣預(yù)警：強天氣過境時根據(jù)天氣進展更新天氣預(yù)報，并及時給予天氣提醒或警示;3)在線服務(wù)：人工值守，24h在線提供天氣幫助。服務(wù)方式：建立微信服務(wù)群，服務(wù)群體達80多人，實時與用戶面對面進行跟蹤服務(wù)。預(yù)報工具為公司自行開發(fā)的預(yù)報系統(tǒng)和多種權(quán)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變的大氣環(huán)境下營運，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)的營運效益也有著至關(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)利用高空風制作飛行計劃，每年可以增加800萬美元左右的效益。航空氣象服務(wù)機構(gòu)對不利天氣開始和結(jié)束時間的準確預(yù)報則可減少20%～30%的飛行延誤及其損失。降落地點準確的天氣預(yù)報，可以為每架商業(yè)噴氣式飛機每飛行160km節(jié)省2.4%的額外燃油，按其計算，我國每年將節(jié)省3.6億元的燃油成本。

　　如果全國的航空運輸企業(yè)能改進制作飛行計劃的方法，運用高空風、目的地機場和備降機場的天氣和預(yù)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(jié)省30%的燃油。此外根據(jù)我國西南航空公司1997年減推力技術(shù)的使用實踐及因此而節(jié)省的發(fā)動機成本計算結(jié)果推算，全國近300架噴氣式飛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(yù)報服務(wù)現(xiàn)狀

　　我國民航氣象對于強對流天氣分析預(yù)報主要集中在多普勒天氣雷達、衛(wèi)星云圖、風廓線雷達等多種大氣探測資料的定性分析，中尺度天氣動力學(xué)理論的應(yīng)用和各類強天氣指數(shù)及多種物理量場特征定性應(yīng)用層次。其強對流天氣預(yù)報、預(yù)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、雷電、暴雨等強天氣對航空業(yè)務(wù)影響的預(yù)報準確率不高，系統(tǒng)識別與報警功能急需改進，預(yù)警信息發(fā)布效率需提高，系統(tǒng)的集約性還需加強。

　　4.2 民航對強天氣預(yù)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(tǒng)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(shù)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1萬架次，預(yù)計未來10年，中國民航運輸量仍然保持持續(xù)快速增長的勢頭。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”和“效率”的壓力空前增大。隨著航班量的增加，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(dǎo)致旅客與航空公司糾紛日漸增多，甚至影響社會穩(wěn)定。我國民航部門對氣象部門的天氣預(yù)報服務(wù)，特別是短時臨近天氣預(yù)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(nèi)容

　　針對民航部門提出的需求，可以建設(shè)一個終端區(qū)短臨天氣預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)為民航部門提供特殊的天氣預(yù)報服務(wù)。以南京信大氣象科技有限公司開發(fā)的終端區(qū)短臨天氣預(yù)警應(yīng)用平臺為例，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾個功能：包括多源氣象資料的接收與處理、對流性天氣的臨近預(yù)報和短時預(yù)報、中尺度天氣分析等功能，終端區(qū)和機場天氣集成系統(tǒng)(TAWIS，圖1)應(yīng)運而生。該系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)包括氣象數(shù)據(jù)分析與質(zhì)控、大氣多源資料快速融合、對流天氣臨近預(yù)報、對流天氣短時預(yù)報、對流天氣概念模型、中尺度分析、對流天氣信息服務(wù)、預(yù)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(jù)未來天氣變化結(jié)合相關(guān)行業(yè)實際需求，提供針對性的服務(wù)，才能使氣象服務(wù)真正落到實處。

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