浅谈计算机信息网络技术在气象现代化建设中作用

东北师范大学网络教育本科论文

论文题目：浅谈计算机信息网络技术在

气象现代化建设中作用

学生姓名： 王 磊

指导教师： 张文艺

学科专业： 计算机科学与技术

学 号： [1**********]1

学习中心：陕西省商南县进校

东北师范大学远程与继续教育学院

2014年04

月

独 创 性 声 明

本人对本文有以下声明：

1. 本人所呈交的论文是在指导教师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，已按相关要求及时提交论文稿件，最终形成本文；

2. 在撰写过程中主动与导师保持密切联系，及时接受导师的指导；

3. 本文符合相关格式要求，除文中特别加以标注的地方外，论文中单篇引用他人已经发表或撰写过的研究成果不超过800字；

4. 本人本文成稿过程中不存在他人代写、抄袭或和他人论文雷同的现象。

论文作者签名： 王磊

日 期： 2014 年 04 月

摘 要

计算机作为20世纪人类的伟大发明,对全球的政治、经济、文化，以及人们的生产生活都产生巨大影响,随着、信息网络的不断发展，计算机已涉及到各个领域、渗透到各个行业，也成为人们适应社会发展必备技能之一。计算机的发展促进了整个社会的现代化建设步伐，气象部门也不例外。气象探测设备、数据管理和服务系统、信息网络、通信系统、网络系统、计算环境、数据管理与气象服务的现代化随计算机技术的发展，发生着巨大的变化。

关键词：气象探测、数据处理和存储、信息网络、高性能计算机、气象服务

引 言

当前世界上计算技术迅猛发展，气象科学应当适应这种发展潮流，特别是数值天气预报应当利用大规模并行计算技术，在物理过程“复杂化”和分辨率提高上下工夫，使预报精度和模拟水平迅速提高。而气象数据是现代气象业务的基础。他主要包括: 气象资料的采集、存储管理、网络传输、共享交换、气象数据应用等,气象资料的采集作为气象信息的传输,存储管理、计算机处理,资源共享的基础,其采集方法、手段是气象现代化水平的重要标志之一,直接影响到气象部门和广大群众能否及时快速的获取气象信息,关系到气象能否为各级政府,国民经济国防建设等提供优质气象服务。加快气象现代化建设，是抵御气象灾害、加强防灾减灾建设的重要举措，是完善农业社会化服务体系、推进农业现代化的重要内容，是积极应对气候变化、促进经济转型升级的重要支撑，是强化气象公共服务、保障民生福祉的重要手段。

一、气象探测设备的现代建设历程

1、16－17世纪，发明了一系列用以测量地面要素的仪器并投入实际应用，如液体玻璃温度表、水银气压表、雨量器、毛发湿度表、风杯风速计等等，使大气探测进入到定量器测的阶段。气象观测站网的建立和连续观测资料的取得，在推动近代天气学的建立和发展、提高天气预报准确性方面有十分重要的意义。

2、20世纪20年代，由于无线电探空仪的出现和高空风探测技术的发展，使大气探测由地面扩展到三维空间，40年代以后，探空气球的探测高度已达到二三十公里，应用火箭探测更把探测高度提高到100公里左右。

3、大气遥感仪器的发展和应用将大气探测提高到一个崭新的阶段。40年代初出现了专门的云雨测量雷达，1960年4月美国发射了第一颗气象卫星，以后，各种类型的遥感设备相继研制和试验成功，如激光雷达、风廓线仪、微波辐射仪等。这些现代遥感仪器的应用和美国、前苏联、中国、日本等国陆续发射的一系列气象探测卫星，大大提高了现代大气探测的水平。

4、随着大气观测自动气象站网的改进和提高，精度和效率更高的遥感仪器和设备的应用，即将进行的探空仪的改型换代和GPS测风系统的引入等等，可以预见，一个以现代化大气探测仪器装备起来的新一代大气探测系统，即将展现在我们面前。

5、自动气象站（AWS）由电子设备或由计算机控制，自动进行气象观测和资料收集传输的气象站。一个自动化的气象站，稳定运行于各种恶劣的野外环境，低功耗、高稳定性、高精度、可无人值守，而且可以进行实时资料回报，储存传送。

二、计算机在气象资料采集、存储管理中的作用

截止自动气象站得到广泛应用以前，气象资料的观测手段以人工观测为主，资料手工抄写，存档以纸质形式，这样，大大提高了观测员的工作量，而且不易长久保存，保管也成很大的难题。自从自动气象站得到使用以后，计算机通过气象业务软件实现对采集器的控制；将采集器中的数据实时的调取到计算机中，显示在实时数据监测窗口，写入规定的采集数据文件和实时传输数据文件，极大方便了数据的存储和查询；对各传感器和采集器的运行状态进行实时监控；实现气象观测数据的处理，根据规则自动判别数据的正确性，极大减轻了观测员的工作强度，保证了气象资料的安全性、可用性，也解决了资料的难保存、难保管的问题。

三、中国气象通信网络现代化建设历程

我国的气象通信网于五十年代后期起，逐步发展建成国内和国际的有线电传线路。以北京为中心，国际上通奥芬巴赫、莫斯科、乌兰巴托、伯力、平壤、东京等地。国内通沈阳、上海、成都、武汉、长沙、广州、兰州、乌鲁木齐、太原、西安等区域气象通信中心。这些中心又联接负责区域内的省、市气象台，由气象台联接下属的气象台站。区域中心负责本区域内基本气象情报的集中和传输，交换国内外各种气象情报，接收、加工和转发负责区的国外气象广播，组织区域内的无线电传、气象广播及有线电传线路网。这样组成的通信网络象人体全身血管一般，外联国际线路，内联全国各地台站，成千上万的气象数据上下交流，日夜不停。

七十年代中期开始，我国在北京及区域中心相继组建气象传真广播，各级气象台站由此可获得制作天气预报所需要的工具图表，减少了收报、填绘图、分析等重复性劳动。特别是能直接利用卫星云图、数值预报产品等资料，为提高天气预报时效和准确率，开展灾害性天气预报、警报，更好地为国民经济和国防建设服务创造了良好的条件。全国接收台站已近2000个。

除无线电传和传真以外，我国还有莫尔斯气象广播，分别设在西安和太原，主要为解决某些气象台还不能改善通信条件的困难而暂时保留的。

八十年代以来，我国开始引进了通信专用电子计算机，建成了北京通信枢纽中心，实现了通信处理和编辑处理的自动化，提高了通信速率。已达到“气象情报共享”的水平，即凡与本系统有全双工电路连接的国内台站或单位，都可以向中心检索所需的实时资料，可向中心自动答应远程终端询问。

四、高性能计算系统对气象服务的重要作用

高性能气象计算环境主要是指为数值天气预报、气候预测与预估等业务和研究所提供的高性能计算资源。气象工作离不开高性能计算机：

人类从人力推算到高性能计算机，付出艰辛的劳动，对于现代天气预报和气

象研究工作，高性能计算机则占据了极其重要的位置。

随着社会经济的发展，各级地方政府、社会和公众对气象预报和服务提出了更高的要求，特别是一些特殊气象保障任务需要预报员提供定点、定时、定量的精细气象预报和服务。而对于现代天气预报而言，为确保其实施的实效性和运行的稳定性，必然要求建立在数值预报基础之上，但数值模式普遍具有计算规模巨大、高精度等特点，于是高性能计算机便成为了现代气象研究的中流砥柱。

数值天气预报水平的高低已成为衡量世界各国气象事业现代化程度的重要标志。美国国家大气研究中心与科罗拉多大学合作，采用了IBM蓝色基因超级计算机来仿真海洋、天气和气候现象，并研究这些现象对农业生产、石油价格变动和全球变暖等问题的影响。日本科学家研制成功了代号为“地球模拟器”的超级计算机，其主要目的就是要提供准确的全球性天气预报，使各个国家和地区更好地防御暴风雪、寒流和酷暑期的到来。

我国是一个幅员辽阔的国家，在气候上呈现多层次、多样性、多变性等特点，尤其是近几年洪涝、干旱等自然灾害比较严重，及时、准确的天气预报逐步受到重视，因此随着地区气象市场的逐步成熟，更高效率的高性能计算机成为了人们关注的对象。

由于气象专用高性能计算机采用了软硬件一体化设计，在硬件平台上直接移植了目前在中尺度数值天气预报领域处于领先地位的NCA MM5系统，这套系统每天自动定时定点进行业务系统预报，从数据导入到气象绘图的整个流程自动完成，不需要人工干预；用户可以随时监控整个系统的运行，大大节约了操作的时间。甚至不需要任何计算机系统知识的培训，用户就可以快速掌握整个预报系统。而且该系统既可以作为业务预报系统，又可以作为气象研究和测试的平台，一机多用，用户可以根据自己的需要进行参数设定和算法调试。系统还提供了数据保存功能，使得用户可以对以往一个月内不满意的预报进行重新计算和分析，最大限度地满足了气象部门准确及时预报的需求。从日常天气预报到大型气候研究、从陆地到海洋、从地面水文气象到太空天气等领域，都活跃着高性能计算机的身影。

五、气象数据管理和服务系统现代化建设成果

气象信息服务是指将预报、预测以及观测等信息进行再组织、评价、选择与再加工，并使之有序化，成为用户易于理解、方便利用和有价值的信息，最后通过多种方式将信息传递给需要服务的用户。

随着社会经济和科学技术的不断发展，气象在农业、民航、军事等领域的作用越来越被人们所重视。同时气象业务也正迈向市场化，需要具备提供及时、全面的气象信息服务的能力。因此，面向各个领域和用户群体的气象信息服务需要具备以下特点：

（1）精确性：向用户提供精确的气象数据。

（2）实时性：保证用户及时获取所需的气象信息。

（3）交互性：用户可以与气象业务系统进行交互，而不是被动的接受数据。

（4）针对性：各个领域对气象数据的要求不同，因此，气象信息需要具有针对性。

在数据库技术和网络技术的不断发展推动下，气象信息服务技术得到了飞速的发展。目前，许多基于数据库技术开发的气象信息服务系统，实现了气象信息服务的实时性、交互性和针对性，方便了气象数据的存储、处理和共享。这些气象业务系统在应用时，往往与网络技术相结合，形成基于b/s或c/s的气象信息共享、查询、处理系统。系统在运行时，客户端需要与远程数据库服务器在一个以太网环境下。客户端通过高速网络向数据库服务器提交请求，与服务器进行数据传输。但是，这类气象业务系统在运行时，用户被局限在一个有线的网络环境中，其查询信息时受到地理位置等因素的限制，从而使系统的应用缺乏灵活性。目前，移动通信技术已趋于成熟，同时，越来越多的客户希望能够“随时随地”的查询气象信息。许多气象部门开始着力于基于移动通信技术的气象信息服务系统的开发。如基于短消息平台的气象信息服务系统已经在一些地区得到应用。但这种气象信息服务系统以短消息形式发送气象数据，存在操作不便，数据显示方式单一，可扩展性不强等不足。而采用移动数据库技术开发气象信息服务系统则可以有效解决这些问题。

总结：气象现代化是我国社会主义现代化的重要组成部分，是气象综合实力不断提升的重要标志，也是广大气象工作者孜孜以求的发展梦想。2006年国务院3号文件提出，到2020年，要建成结构完善、功能先进的气象现代化，使我国气象整体实力接近同期世界先进水平。因此，气象现代化建设在观测设备、信息网络、数据存储检索与数据共享等方面更是离不开计算机技术的支持和发展。随着气象现代化高速发展,计算机成为气象服务,不可或缺的组成部分。

参考文献

[1]（译）孙世海.浅谈计算机在气象中的应用.大观周刊，2010-12.第46期

[2]（译）谷伟 王帅 曹谷雨.浅析计算机网络技术在气象服务中的作用,数字技术与应用.2011年.第09期