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“航天+信息化+”,助力亚运气象精准观测

时间:2023年09月25日 信息来源:本站原创 点击:813 字体:

9月23日,杭州亚运会如约而至,“航天科技创造美好生活”的理念又一次在杭州亚运会上彰显。


气象条件是影响各种赛事能否按时举办,以及观众观赛体验的重要因素。以轮滑和板球比赛为例,对降水要求比较严苛,为了保障运动员比赛安全,只要明确预报有降水,无论降水强度如何,都需调整赛程。因此,赛场周边无缝隙精准预报预警显得尤为重要。


在杭州气象局的大力支持下,航天科技集团五院神舟投资下属宏宇航天技术有限公司,联合北京航空航天大学、中国气象科学研究院等多家单位共同研发的局部地区强对流天气短临预报产品基本实现了对杭州亚运主场馆周边局部地区0-3小时的强对流降水预报,践行“智慧气象,精彩亚运”,为构建“分钟级、百米级”无缝隙网格预报产品体系贡献力量。


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▲ 局部地区强对流天气短临预报产品用户使用界面


精准实时实现智能预报

强对流天气是指发生突然且较为剧烈、破坏力较大的灾害性天气。根据预报时段的长短,天气预报一般可以分为短期、中期、长期预报。短期预报的时效一般为1天到3天,能在较大尺度范围内预报强对流天气出现的可能性。而局地性强对流天气,有着空间尺度小、持续时间短、突发性强等特点,要通过短临预报准确预报出降雨的落区与预计降水时间,难度较大。


该产品综合利用地基红外大气垂直探测仪AERI与风廓线雷达设备,对主场馆周边垂直方向0-3km大气边界层主要特征数据(如温度、湿度、风速等)进行高时间分辨率探测,再将观测数据与多源常规观测数据结合进行综合判断,可实现场馆周边局部地区0-3小时的短临降水情况预报。


简而言之,就是基于对特定地区云层的观测数据进行综合分析,对该地未来0-3小时是否发生降水进行预报,为支撑亚运赛事安排等重要决策提供参考。


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▲ 短临降水情况预报的覆盖范围图


目前,经过历史数据复验,系统初步准确率为88%,命中率为90%,现阶段可提供平均38.5分钟的预警时间。此外,比较有特点的是,该产品还可以实现在雷达回波还不明显的情况下,对所覆盖区域内对流初生进行较为准确地判断,形成对现有观测手段的有益补充。


航天技术助力气象数据处理

短临天气预报系统对云层的观测频率为6-8分钟一次,每一次观测都意味着要获取大量不同类型的气象数据。如何将这些数据进行整合和处理,同时还要满足实时天气预报的需求呢?


宏宇公司项目团队的技术人员立足航天领域扎实的技术积累,将航天领域中的多源信息融合分析和高精度实时数据处理算法等信息化技术手段运用到了气象数据的处理中。


“此前,我们都是将这两项技术运用在卫星和航天器上,主要对遥感数据进行分析处理。本次将航天领域中的技术手段运用到短临天气预报产品中,可以将来自多个数据源的数据进行实时采集,并对原始数据进行预处理和特征提取工作,为最终形成预报结果提供判断依据。”


同时,宏宇公司技术团队依托仿真、大数据分析等科技手段,对气象观测数据进行不同维度的实时可视化展示,同时预报结果也会在屏幕上进行显示,给预报员提供更多的预报信息,让气象预报更加准确。


从处理卫星数据到处理气象数据,背后是整个学科领域的转换,这并非易事。气象学科是一个相对复杂的体系,测量的所有参数有着实际的物理含义和表征,从测量准确到能够提供预报服务,中间需要很多气象学专业知识来进行引导。因此,在产品研发过程中,宏宇公司在中国气象科学研究院、杭州气象局专家指导下,花费了很多时间来学习、消化、理解气象专业知识,并将其运用到研发实践中。


勇开新局服务国计民生

入局气象领域,由来已久。早在2021年,宏宇公司基于拓展业务的需求,着眼于天地一体化观测,发掘边界层内大气光谱信息的应用,如收集气象、环保等领域需要的光谱信息,在此基础上研发相应的产品。


今年年初,宏宇公司瞄准杭州亚运会的契机,主动争取承担杭州亚运会的气象服务保障任务,并负责强对流天气短临预报产品的管理和运营工作。


此前的一年多时间,技术团队已经搜集、分析和整理过大量的气象数据。正是基于这些数据与技术积累,技术团队来杭后,在中国气象科学研究院专家的支持下,将可使用的不同观测手段相互结合,快速搭建系统的整体架构。


 “一方面,我们希望借助杭州亚运会的契机,结合公司此前在气象方面做的技术积累,形成局部地区短临天气预报的产品与能力。另一方面,作为五院一家技术公司,让航天科技更好地服务国计民生也是我们的责任。” 


强对流天气短临预报产品将为气象预报、环境监测等领域提供更加精细化和准确的数据,对于丰富局部区域短临天气预报手段有一定意义。“不止于杭州亚运会,后续,我们还可以将该产品创新地应用到更多的典型场景,比如在发射场、机场等场景都需要这种局部的天气短临预报服务。”




16天的精彩赛事

16天的全程保障

“航天科技服务美好生活”的大幕

正在徐徐展开!




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