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海洋预报技术向“智能网格化”转变
2019/1/2 11:24:06  共 1 页

  台风“安比”“玛莉亚”“山竹”……今年夏季接连在我国东南沿海登陆,其中超强台风“山竹”中心风力14级,对我国沿海地区生命财产安全造成巨大威胁。
  及时、准确进行海洋预警报,能够为海洋防灾减灾赢得先机,减少海洋灾害造成的损失。
  每年台风季都是自然资源部国家海洋环境预报中心最为忙碌的时期。一旦台风形成,预报中心立即行动起来,密切关注台风动态,及时研判台风的移动路径,把预警报信息分发到全国沿海各地,让受影响的沿海地区做好抵御台风准备。在开展及时、准确的海洋预警报背后,是我国海洋预报技术的不断提升。
  海洋预报技术在探索中发展 
  预报中心于1965年组建,是我国负责海洋环境预报、海洋灾害预警报发布的重要部门。在一代代海洋预报员的不懈努力下,经过半个多世纪的发展,我国的海洋预报实现了从无到有,从以主观经验判断为主的传统预报方式向以数值预报为主结合人工经验的现代预报方式转变,目前正在向“智能网格化预报”的新方式新方法转变。
  预报中心成立初期,以主观经验判断为主的经验预报是海洋预报的主要方式。所谓经验预报就是预报员根据气压图、云图、实测温度变化估算风速、估计浪高等。这种传统的经验预报方式,一直沿用到了改革开放初期。
  缺乏定量依据,预报偏差相对较大,是经验预报的缺点。
  唯有进行及时、准确的海洋预警报才能打造减轻海洋灾害的有效“防线”,提高海洋预报及时性、准确性,开拓新的海洋预报方法迫在眉睫。
  探索数值预报技术 
  改革开放后,我国海洋观测预报技术飞速发展,开始探索海洋数值预报技术。
  1987年,预报中心引进了两台高性能计算机,以此为基础,在中国科学院院士、时任预报中心主任巢纪平的带领下,预报中心创建了我国第一个海洋环境数值预报业务系统,我国海洋预报技术驶入高速发展的“快车道”。
  具体而言,数值预报就是用高性能计算机做数值计算,预测未来一定时段的海洋大气运动状态。数值预报首先要把大量实况观测数据和过去几十年积累的数据输入计算机,再通过数学物理方法建立一套数值模式,用数值模式通过计算机模拟大气和海洋,预报未来几天风、温度、海浪等各种变量。然而,数值预报与海洋实况往往存在较大偏差,需要经过预报员根据经验进行修订,再对外发布。
  数值预报中,高性能计算机发挥着至关重要的作用,预报中心每天要下载大量观测资料,计算机要运行巨量的数据,可以说,计算机是海洋数值预报的“超级大脑”。
  为提升运算能力,预报中心计算机几次扩容,以此为基础的数值预报的精准度有效提升。
  向“智能网格化”预报转变 
  随着经济社会的快速发展,海上工程建设、海洋灾害防治等都对海洋预报准确度提出了更高要求,海洋预报技术急需更大的突破。把预报员经验分析和数值预报的优势相结合成为一个必然趋势。
  上世纪90年代,美国开始研发网格化预报技术,并于21世纪初正式使用该技术。澳大利亚紧随其后,开始了网格化预报技术的研发。网格化预报已成为国际海洋预报的发展趋势。
  2015年底,我国开始研发海洋网格化预报技术产品。智能网格化预报技术是在数值预报的基础上,通过人工智能的方法结合历史和实况数据分析对预报产品进行释用、订正,从而提高预报精度。
  2016年11月,预报中心引进了联想高性能计算机,使运算速度再上新台阶。这套计算机系统整机理论峰值、即运算速度达258万亿次/秒,有效提升了运算速度,海洋预报能力大幅提升,为预报中心数值预报业务升级提供有力保障;在近海近岸预报业务方面,具备了向更加精细化方向发展的计算条件,为海洋预报向“智能网格化”转变提供了运算支持。
  有了超级计算机的支撑,通过信息化平台,预报员可利用格点数据编辑工具直观便捷地进行图形化格点编辑,订正预报结果,智能生成文字、图形、表格、语音等预报产品,并实现精细化格点显示。
  经过近一年的研发,2016年10月,预报中心开始网格化预报的业务化试运行,实现海面风、浪、海温等几种要素的预报。“网格”的划分以我国1400多个海洋渔区为依据,每50公里×50公里的正方形区域为一个网格,预报间隔时间缩短为1小时。
  预报中心新一代10公里分辨率的网格化预报产品正在紧锣密鼓地研发。在智能网格预报的基础上,预报中心于2017年底推出中国近岸海域基础预报单元预报指导产品,填补了我国县级行政区域海洋预报的空白。
  未来,智能网格化预报不仅覆盖我国近海渔区,还将把网格延伸到远海和大洋,格点也会越来越密,预报要素也将不断扩展,进一步提高海洋预报的精细化、准确性,提升海洋灾害预警的及时性、准确性,为沿海地区社会经济发展提供安全保障。
 
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