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    当气象云遇上数据云:在“云时代”里观云识天

    日期 2017-03-31   来源:新华网 来源:科技日报   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      3月23日是世界气象日,今年的主题是“观云识天”。在气象日来临之前,中国气象局主办了一场“直击天气——与科学家聊天”活动。活动中,多位专家向公众介绍了在“云时代”,当气象云遇上数据云,如何用高新技术来观云识天,如何用云计算来计算云,可谓让人眼界大开。

      天地互通观测云

      “天上鱼鳞云,地上雨淋淋”“朝霞不出门,晚霞行千里”“有雨山戴帽,无雨云没腰”……我们的祖先曾经通过人工进行观云识天,并根据经验总结出许多天气谚语,那是前人智慧的总结。现在观测云、预测天气状况更多是运用可见光测云仪、红外测云仪等仪器设备,人工观测则越来越少了。

      中国气象局气象探测中心副主任曹晓钟说:“现在除了地面观测,更多的观测来自于太空。近几年卫星与雷达的观测手段发展很快,地面观测已经变成了辅助手段。原来我觉得卫星还是有缺陷,结果这次‘风云四号’是真的很给力,我们可以真真切切地看到许多以往看不到的东西。”

      据曹晓钟介绍,地面观测和卫星观测其实都有一些局限性,地面观测的范围比较小,但是精度会相对高一些,在卫星上看,观测尺度比较大,范围也比较广,但精度又差一些,因此两者结合效果是最佳的。

      海量数据云处理

      国家卫星气象中心副主任、“风云四号”地面应用系统总指挥魏彩英表示,自从有了气象卫星,没有一个台风能够逃出我们的视野,这就是因为这个“千里眼”站得比较高,在台风还没有编号的时候就已经进入了卫星的视野里面,从开始形成一个气旋,我们就开始跟踪观测了。

      据魏彩英介绍, “风云四号”气象卫星成功发射后,可以在更大范围更精准地进行观测,不仅观测频次大幅提升,分辨率也越来越高了。与“风云二号”卫星相比,刚刚发射的“风云四号”配备的扫描成像辐射计通道数量增加了2.8倍,达到14个;观测时间分辨率提高一倍,可每15分钟对东半球扫描一次,最快可以每1分钟生成一次区域观测图像;最高空间分辨率较之前提高了6倍,达到500米。

      随着卫星能力的提升,现在用科学算法就可以衍生出很多定量产品,比如不仅可以看到云,而且还把云进行分类,这样就可以直观地告诉预报员,这是什么样的云;同时还可以进行降水估计,能了解不同的云里面哪个云有可能下雨,有可能要下多少雨等等。

      不过随着观测精度和数量的提高,另一个问题也随之而来——海量的数据处理。魏彩英说,“风云四号”已开发的定量产品种类和数量是“风云二号”的3倍,数据量是“风云二号”的160倍,每天要达到几十个T的数据量,这种海量的数据就需要通过云计算来处理,这可真是气象云遇到了数据云。

      气候变化云响应

      在全球气候变暖的大背景下,云有什么特殊变化吗?这种变化又会有什么特殊影响?

      中国科学院大气物理研究所研究员、云降水物理与强风暴重点实验室副主任孙继明对这一问题进行了较长时间研究,他的研究结论是气候变化实际上对云已经产生了影响。他举了一个例子,海洋上的邮轮航行时会排放一些烟雾,通过研究邮轮的行驶轨迹发现,在其行驶路线上,云量会减少,云滴会增多。虽然还无法回答气候变化使得云增加或减少了多少,但可以肯定这种变化是存在的。

      而云的变化对全球气候的影响也是目前科学家面临的难题之一。因为云的变化非常快,而且地球很多地方被云覆盖,比如海洋上三分之一就被云覆盖,云的生消对太阳的辐射有影响,这样就会影响整个大气的温度,只有知道云的形成机理,它的变化趋势,它产生的降水,并有一个预测和评估,才能够对气候变化有一个更加精确的预测和预报。

      孙继明认为,这种影响只有通过数学模拟的方法才能够验证。他透露,目前中科院大气物理研究所正在建设地球模拟器,希望通过对地球本身物理过程和云模式的模拟,可以更准确地评估气候变化对云及其他地球物理过程的影响,这样也许再过若干年我们就会对这一问题有精确的答案了。




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