顧建峰

（重慶市氣象局，重慶 401147）

0 引言

2007年中國氣象局首次提出了發(fā)展現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)，2013年提出了縣級綜合氣象業(yè)務(wù)改革發(fā)展意見，2014年明確了氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化建設(shè)的重點(diǎn)任務(wù)，國家、省、市和縣級氣象業(yè)務(wù)先后經(jīng)歷了業(yè)務(wù)體制改革、氣象信息化、智能網(wǎng)格預(yù)報等重大變革，逐步構(gòu)建了信息化、集約化、標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)理念和方式。

由于資源分散、缺少統(tǒng)一規(guī)劃等問題，現(xiàn)代化業(yè)務(wù)體系建設(shè)仍存在“局部有效，整體無序”，表現(xiàn)為信息系統(tǒng)集約化程度不高，業(yè)務(wù)和服務(wù)產(chǎn)品共享程度低，應(yīng)用煙囪眾多等現(xiàn)象；大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)應(yīng)用仍處于初級階段，這種數(shù)據(jù)分散、信息孤島、應(yīng)用林立和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合不深入等問題已成為制約現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)高質(zhì)量高品質(zhì)發(fā)展的主要因素。

2015年國務(wù)院提出了加快推動互聯(lián)網(wǎng)與各領(lǐng)域深入融合和創(chuàng)新發(fā)展及加快政府?dāng)?shù)據(jù)開放共享，推動資源整合，提升治理能力的思路。中國氣象局也明確了氣象信息化建設(shè)的行動計劃，即氣象部門要大力發(fā)展氣象信息化，重點(diǎn)提升氣象業(yè)務(wù)運(yùn)行效率、公共服務(wù)效益和管理決策效能。2018年，重慶圍繞實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略和新型智慧城市建設(shè)，堅持“高質(zhì)量高品質(zhì)發(fā)展”“跳出小氣象、做實(shí)大氣象”，大力發(fā)展現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)，以信息化驅(qū)動氣象現(xiàn)代化，開展重慶智慧氣象“四天”，即：“天樞”智能探測、“天資”智能預(yù)報、“知天”智慧服務(wù)、“御天”智慧防災(zāi)系統(tǒng)建設(shè)。通過“四天”系統(tǒng)建設(shè)推動實(shí)現(xiàn)觀測協(xié)同化、預(yù)報精準(zhǔn)化、服務(wù)智慧化，最終達(dá)成“預(yù)報精準(zhǔn)、服務(wù)精細(xì)、平臺智能、技術(shù)領(lǐng)先、管理科學(xué)”的建設(shè)目標(biāo)。

1 重慶智慧氣象 “四天”系統(tǒng)建設(shè)架構(gòu)

智慧氣象是新時代氣象現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，是以信息化技術(shù)為依托形成的氣象觀測、預(yù)報、服務(wù)、管理新理念和新模式，是氣象發(fā)展的新階段、新境界、新形態(tài)?；谥腔蹥庀蟮幕纠砟睿貞c智慧氣象“四天”系統(tǒng)，即“天樞”智能探測、“天資”智能預(yù)報、“知天”智慧服務(wù)和“御天”智慧防災(zāi)，深度應(yīng)用云計算、大數(shù)據(jù)、智能化、移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、5G、區(qū)塊鏈、邊緣計算、VR/AR等現(xiàn)代信息技術(shù)，對標(biāo)監(jiān)測精密、預(yù)報精準(zhǔn)、服務(wù)精細(xì)，發(fā)揮氣象防災(zāi)減災(zāi)第一道防線作用，以全國氣象大數(shù)據(jù)云平臺為基礎(chǔ)，對接數(shù)字重慶云平臺，構(gòu)建“數(shù)算一體”的重慶氣象+大數(shù)據(jù)云平臺為核心的“云+端”現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)技術(shù)體系（圖1）和集約化的業(yè)務(wù)服務(wù)體系（圖2），實(shí)現(xiàn)以大數(shù)據(jù)為中心的數(shù)據(jù)管理、加工處理、應(yīng)用服務(wù)的高度集約，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和系統(tǒng)之間的有效銜接和有機(jī)互動，實(shí)現(xiàn)“數(shù)算一體”的業(yè)務(wù)服務(wù)智能化發(fā)展。

圖1 重慶智慧氣象技術(shù)體系架構(gòu)圖Fig. 1 Outline of Chongqing smart meteorological technology system

圖2 重慶智慧氣象業(yè)務(wù)服務(wù)體系架構(gòu)圖Fig. 2 The architecture diagram of Chongqing smart meteorological service system

2 重慶智慧氣象“四天”系統(tǒng)建設(shè)與成效

重慶智慧氣象“四天”系統(tǒng)重點(diǎn)推進(jìn)“一平臺、七系統(tǒng)”建設(shè)，即“天樞”氣象+大數(shù)據(jù)云平臺和“天樞”—智能協(xié)同氣象觀測系統(tǒng)、“天資”—高分辨率數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)和智能預(yù)報預(yù)測系統(tǒng)、“知天”—智慧氣象服務(wù)系統(tǒng)和智慧氣象為農(nóng)服務(wù)系統(tǒng)、“御天”—智能人工影響天氣系統(tǒng)和智能預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)（圖3）。

2.1 “天樞”智能探測系統(tǒng)

“天樞”是北斗七星之首，寓意地位重要。就“四天”系統(tǒng)而言，“天樞”智能探測系統(tǒng)是基礎(chǔ)和基石，對標(biāo)監(jiān)測精密，包括氣象+大數(shù)據(jù)云平臺及智能協(xié)同氣象觀測系統(tǒng)。

2.1.1 氣象+大數(shù)據(jù)云平臺

圖3 重慶智慧氣象建設(shè)方案圖Fig. 3 The construction diagram of Chongqing Smart Meteorology

重慶氣象+大數(shù)據(jù)云平臺聚焦社會需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯交、快速存儲、高效服務(wù)、智能運(yùn)維監(jiān)視。平臺建立了統(tǒng)管共用的基礎(chǔ)設(shè)施資源池和大數(shù)據(jù)資源池，CPU核數(shù)約為3600核，內(nèi)存總量為18 TB，可提供600多臺虛擬機(jī)，存儲近1 PB，數(shù)據(jù)存量達(dá)500 TB。通過專有網(wǎng)、政務(wù)外網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)等獲取了市應(yīng)急局、市水利局、市交通局、市生態(tài)環(huán)境局等共18個部門的106類數(shù)據(jù)、對外部門共享了40類氣象數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯交和快速存儲。以數(shù)據(jù)為鏈條，基于云計算和大數(shù)據(jù)，融合Cassandra、Spark、Docker和分布式架構(gòu)等技術(shù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸、加工、分析全流程，貫通觀測、預(yù)報、服務(wù)全鏈條。目前服務(wù)接口日平均調(diào)用106.4萬次、數(shù)據(jù)下載量389.7 GB，數(shù)據(jù)服務(wù)遍及氣象、水利、農(nóng)業(yè)、生態(tài)、軍隊、民航、交通、電力等行業(yè)（圖4）。

圖4 重慶氣象+大數(shù)據(jù)云平臺定位圖Fig. 4 Logic diagram of Chongqing Smart Meteorology +Big Data cloud platform

2.1.2 智能協(xié)同氣象觀測系統(tǒng)

智能協(xié)同氣象觀測系統(tǒng)基于地基、空基、天基等立體智能感知物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了融合衛(wèi)星、雷達(dá)、高空、地面等氣象要素的智能協(xié)同觀測和全時全域全要素的數(shù)據(jù)采集，利用多源異構(gòu)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)融合等技術(shù)，對氣象觀測數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)和社會觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析應(yīng)用。目前對接了7顆氣象衛(wèi)星、自建了5部多普勒天氣雷達(dá)和2000多個地面氣象觀測站，與周邊省份氣象部門共享了10部多普勒天氣雷達(dá)和近萬個地面觀測站的數(shù)據(jù)，每日數(shù)據(jù)采集量達(dá)5 TB，地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)帶寬50 Mbps，互聯(lián)網(wǎng)出口帶寬1000 Mbps，建立了基于北斗衛(wèi)星的應(yīng)急備份傳輸網(wǎng)絡(luò)，形成了龐大的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能感知系統(tǒng)（圖5），同時利用邊緣計算及圖像識別等算法，實(shí)現(xiàn)云量云狀、地面凝結(jié)、電線結(jié)冰等天氣現(xiàn)象的自動識別，提升氣象全要素觀測的自動化、智能化、協(xié)同化水平。

2.2 “天資”智能預(yù)報系統(tǒng)

“天資”智能預(yù)報系統(tǒng)，寓意天資聰穎，宛如“最強(qiáng)大腦”，對標(biāo)預(yù)報精準(zhǔn)，包括高分辨率數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)和智能預(yù)報預(yù)測系統(tǒng)。

2.2.1 高分辨率數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)

系統(tǒng)建設(shè)了計算峰值達(dá)315萬億次、存儲能力2.3 PB的高性能計算集群，實(shí)現(xiàn)了水平分辨率為3 km對流可分辨的集合數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)（CQMEPS）和逐小時快速更新同化預(yù)報系統(tǒng)（CQ-RUC）的業(yè)務(wù)運(yùn)行。CQMEPS采用的多初值多物理過程方案、物理過程參數(shù)化優(yōu)選技術(shù)、集合成員的參數(shù)化方案組合優(yōu)化技術(shù)提高了系統(tǒng)對重慶復(fù)雜地形下暴雨、強(qiáng)對流等災(zāi)害性天氣的描述能力。為了提升兩個系統(tǒng)的能力，開展了不同地形平滑方案和模式地形擾動技術(shù)對模式降水預(yù)報的影響研究；基于GSI的En3DVar系統(tǒng)，將一個非線性化程度可調(diào)諧的轉(zhuǎn)換（圖6）應(yīng)用到了雷達(dá)資料變分同化的水成物控制變量中，當(dāng)參數(shù)（

p

）調(diào)節(jié)到最優(yōu)的狀態(tài)時（目前取0.4），能夠在一定程度上克服線性變換（CV

q

，因極小化收斂問題，會導(dǎo)致徑向風(fēng)和較大的反射率資料不能被同化系統(tǒng)有效“吸收”）和對數(shù)變換（CVlog

q

，由于

q

和log

q

之間的高度非線性，會導(dǎo)致一些虛假的高估或低估的分析增量，尤其是觀測較少地方）存在的問題并得到更優(yōu)的同化及預(yù)報效果（圖6）。CQ-RUC系統(tǒng)逐小時同化雷達(dá)反射率因子和徑向風(fēng)資料，對重慶復(fù)雜地形下短時強(qiáng)降水（小時降水量≥20 mm）落區(qū)、強(qiáng)度和頻率等日變化特征有較好的預(yù)報能力，2020年4—9月0～3 h和3～6 h逐小時短時強(qiáng)降水預(yù)報TS得分分別為13.2和8.3，較CQMEPS的控制預(yù)報分別提高了65.9%和22.9%。另外，以CQ-RUC輸出的高分辨率數(shù)據(jù)開發(fā)的GUST、CAPE、0～3 km最大垂直螺旋度等產(chǎn)品對陣性大風(fēng)和冰雹等分類強(qiáng)對流潛勢預(yù)報具有較好的指示意義。

圖5 重慶市立體綜合氣象觀測網(wǎng)分布圖Fig. 5 Distribution of stereoscopic and comprehensive meteorological observation network in Chongqing

圖6 自然對數(shù)函數(shù)及p取不同值時水成物控制變量q的非線性轉(zhuǎn)換函數(shù)圖像[10]Fig. 6 Image of natural logarithm function and nonlinear transfer function of hydrate control variable q with different values of p[10]

2.2.2 智能預(yù)報預(yù)測系統(tǒng)

包括智能天氣預(yù)報系統(tǒng)和智能氣候預(yù)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從站點(diǎn)到數(shù)字格點(diǎn)的跨越，構(gòu)建了較為完整的智能化、集約化的氣象預(yù)報預(yù)測業(yè)務(wù)體系。

智能天氣預(yù)報系統(tǒng)集大數(shù)據(jù)智能分析、智能網(wǎng)格天氣預(yù)報、災(zāi)害天氣智能預(yù)警、服務(wù)產(chǎn)品智能生產(chǎn)、行業(yè)氣象智能預(yù)報、預(yù)報檢驗評估6大核心業(yè)務(wù)功能，通過引入AI技術(shù)，集成20余種客觀預(yù)報技術(shù)，初步建立了客觀預(yù)報技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了天氣預(yù)報業(yè)務(wù)市－區(qū)縣兩級一體集約化和智能化，打通了不同業(yè)務(wù)崗位和單位之間的數(shù)據(jù)斷點(diǎn)，暢通了實(shí)況數(shù)據(jù)和預(yù)報數(shù)據(jù)的實(shí)時共享，優(yōu)化了市—區(qū)縣兩級預(yù)報員聯(lián)動監(jiān)測、預(yù)警、防御的災(zāi)害性天氣一體化業(yè)務(wù)流程。系統(tǒng)建成后，基于“迭代回歸”技術(shù)的溫度客觀預(yù)報質(zhì)量優(yōu)于同期主觀預(yù)報；基于誤差平衡訂正技術(shù)的降水預(yù)報產(chǎn)品，24 h晴雨預(yù)報和暴雨預(yù)報準(zhǔn)確率分別較EC模式直接輸出提高了17%和35%；采用TrajGRU和U-net技術(shù)，建立三維雷達(dá)回波智能預(yù)報模型及雷暴大風(fēng)、冰雹智能識別模型，提升了強(qiáng)對流天氣臨近預(yù)報能力，2020年0～2 h雷達(dá)回波智能預(yù)報（圖7）準(zhǔn)確率較SWAN提高36%以上，冰雹和大風(fēng)預(yù)報命中率接近100%，平均預(yù)警時間分別提前31 min和88 min。

圖7 2020年5月4日（a）TrajGRU和U-net技術(shù)對冰雹的預(yù)報和（b）觀測（13：36）對比（起報時間：12：28，預(yù)報時間13：36；填色：反射率因子（單位：dBz）；黑色三角形：冰雹）Fig. 7 Comparison of (a) hail prediction by TrajGRU and U-net and (b) observation on 13:36, May 4, 2020(start time:12:38, forecast time:13:36; shaded: reflectivity(unit: dBz); black triangles: hail)

圖8 氣候預(yù)測智能推薦流程和客觀定量方法Fig. 8 Intelligent recommendation procedure and objective quantitative method for climate prediction

智能氣候預(yù)測系統(tǒng)包括氣候監(jiān)測分析、氣候預(yù)測、氣象災(zāi)害風(fēng)險評估、生態(tài)氣候評估和氣候可行性論證等5個子系統(tǒng)。該系統(tǒng)在氣候預(yù)測方面運(yùn)用“大數(shù)據(jù)+常規(guī)預(yù)測+機(jī)器學(xué)習(xí)”的智能氣候預(yù)測技術(shù)體系和智能化方案，集合客觀定量預(yù)測的智能推薦業(yè)務(wù)流程和客觀定量方法（圖8），開展智能氣候預(yù)測業(yè)務(wù)試驗和檢驗，實(shí)現(xiàn)了延伸期、月、季的氣溫和降水的空間分布智能推薦最優(yōu)預(yù)測；采用機(jī)器學(xué)習(xí)的決策樹和隨機(jī)森林算法建立重慶夏季旱澇的診斷和預(yù)測模型、利用場信息耦合法建立了基于氣候預(yù)測系統(tǒng)CFS模式實(shí)時預(yù)測產(chǎn)品與觀測資料相結(jié)合的統(tǒng)計降尺度預(yù)測模型提升了預(yù)測質(zhì)量。系統(tǒng)運(yùn)行近2年來，氣候智能預(yù)測2019年月氣溫和降水質(zhì)量分別為83.9、85.9，2020年月氣溫和降水質(zhì)量分別為83.5、83.6；與中國氣象局指導(dǎo)預(yù)報相比，每年至少有9個月的預(yù)測質(zhì)量高于指導(dǎo)預(yù)報，智能推薦效果良好。在氣象災(zāi)害風(fēng)險評估方面，應(yīng)用風(fēng)險矩陣法構(gòu)建了重慶暴雨災(zāi)害鄉(xiāng)鎮(zhèn)級風(fēng)險評估模型，利用水文淹沒場景庫實(shí)現(xiàn)了山洪災(zāi)害快速模擬，基于地形適應(yīng)插值算法實(shí)現(xiàn)了高低溫災(zāi)害風(fēng)險的高精度評估，初步實(shí)現(xiàn)了智能化的氣象災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估。

2.3 “知天”智慧服務(wù)系統(tǒng)

“知天”智慧服務(wù)系統(tǒng)的核心是讓決策、公眾和各行各業(yè)知曉天機(jī)，對標(biāo)服務(wù)精細(xì)，包括智慧氣象服務(wù)系統(tǒng)和智慧氣象為農(nóng)服務(wù)系統(tǒng)。

2.3.1 智慧氣象服務(wù)系統(tǒng)

智慧氣象服務(wù)系統(tǒng)集決策、公眾和行業(yè)氣象服務(wù)三大功能于一體，基于“天樞”和“天資”系統(tǒng)無縫隙、精準(zhǔn)化的觀測和預(yù)報大數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)字—文字轉(zhuǎn)換規(guī)則、自然語言處理、數(shù)據(jù)可視化、機(jī)器學(xué)習(xí)等現(xiàn)代信息技術(shù)，為決策者、公眾用戶和行業(yè)用戶提供場景定制、用戶行為自動感知、精準(zhǔn)推送的氣象服務(wù)。

利用1961—2019年重慶暴雨過程總降水量、日最大降水量、范圍和持續(xù)時間，結(jié)合不同指標(biāo)的致災(zāi)影響和不等權(quán)法，構(gòu)建重慶暴雨過程綜合評估模型和綜合強(qiáng)度等級，基于該暴雨過程綜合強(qiáng)度等級和“天資”—智能天氣預(yù)報系統(tǒng)的網(wǎng)格降水預(yù)報產(chǎn)品，自動生成暴雨災(zāi)害風(fēng)險落區(qū)產(chǎn)品（圖9），融合暴雨災(zāi)害預(yù)警四級等級標(biāo)準(zhǔn)和三類風(fēng)險區(qū)等級標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了從暴雨天氣預(yù)報到暴雨災(zāi)害風(fēng)險預(yù)警的延伸，提升了防災(zāi)救災(zāi)決策的針對性?；跉庀蠓?wù)數(shù)據(jù)的診斷分析和智能推薦，應(yīng)用信息靶向推送技術(shù)，對接社交平臺、移動互聯(lián)網(wǎng)等，為公眾提供花期觀賞預(yù)報、夜間聽雨預(yù)報、星空預(yù)報、賞雪預(yù)報、霧凇預(yù)報等精細(xì)化預(yù)報產(chǎn)品（圖10）?；跉庀蟆娏Χ嘣从^測降水和多模式預(yù)報降水的融合訂正技術(shù)，開展水電流域面雨量預(yù)報、逐時電力負(fù)荷預(yù)報、風(fēng)電場結(jié)冰融冰預(yù)報；基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的大霧影像智能識別，開展通航等級、氣象導(dǎo)航等航運(yùn)氣象影響預(yù)報；基于數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)開展高速公路通行影響預(yù)報。2019年風(fēng)電、旅游和公路交通等行業(yè)的氣象服務(wù)貢獻(xiàn)率分別達(dá)1.7%、6.2%和2.6%。

圖9 2020年6月16日20時—18日08時暴雨災(zāi)害風(fēng)險落區(qū)圖Fig. 9 Risk map of rainstorm disaster from 20:00 BT, June 16 to 08:00 BT June 18, 2020

圖10 重慶紅葉及彩葉觀賞期預(yù)報公眾氣象服務(wù)產(chǎn)品Fig. 10 Public meteorological service products for red leaf and color leaf viewing period forecast in Chongqing

2.3.2 智慧氣象為農(nóng)服務(wù)系統(tǒng)

智慧氣象為農(nóng)服務(wù)系統(tǒng)由農(nóng)業(yè)氣象大數(shù)據(jù)平臺、農(nóng)業(yè)氣象精細(xì)化智能業(yè)務(wù)平臺、農(nóng)業(yè)天氣通app（圖11）、農(nóng)業(yè)氣象物聯(lián)網(wǎng)平臺、農(nóng)業(yè)氣象綜合門戶網(wǎng)站、農(nóng)業(yè)氣象遙感平臺等構(gòu)成。基于重慶特殊的地理環(huán)境，利用GIS和“互聯(lián)網(wǎng)+”方式，面向新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體提供直通式、精細(xì)化、個性化的農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)。目前覆蓋全市60%的新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體，匯集專家417名，累計注冊用戶37萬余名。利用氣候多因子加權(quán)相似評估法、氣溫變換界限法、有效活動積溫法等，實(shí)現(xiàn)不同地域、不同海拔地區(qū)晚秋作物種類、品種熟性、干收/鮮食等智能推薦；應(yīng)用作物生長模型等，開展農(nóng)作物生長適應(yīng)性評價、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測評估、農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)評價、作物引種風(fēng)險評估、農(nóng)業(yè)天氣指數(shù)保險等服務(wù)，研發(fā)農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)指標(biāo)132項，農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測分析和災(zāi)害預(yù)警等86個農(nóng)業(yè)氣象精細(xì)化服務(wù)模型。

2.4 “御天”智慧防災(zāi)系統(tǒng)

“御天”智慧防災(zāi)系統(tǒng)中“御天”意為防御氣象災(zāi)害及其衍生災(zāi)害，對標(biāo)發(fā)揮氣象防災(zāi)減災(zāi)第一道防線作用，包括智能預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)和智能人工影響天氣系統(tǒng)。

圖11 重慶農(nóng)業(yè)天氣通appFig. 11 Chongqing agricultural weather app

2.4.1 智能預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)

基于重慶社會公共信息資源和預(yù)警大數(shù)據(jù)，利用深度學(xué)習(xí)、云短信發(fā)布等技術(shù)，建立集自然災(zāi)害風(fēng)險隱患、預(yù)警、災(zāi)情和救災(zāi)信息資源互聯(lián)互通、開放共享、安全高效的智能預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)。目前已建成1個市級預(yù)警中心、40個區(qū)縣預(yù)警中心，470個市、區(qū)縣部門預(yù)警分中心，1028個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）預(yù)警工作站，2064個預(yù)警村級工作站，擁有160萬余名防災(zāi)應(yīng)急處置人員，實(shí)現(xiàn)了多部門“聯(lián)合監(jiān)測、聯(lián)合會商、聯(lián)合發(fā)布預(yù)警”的橫向聯(lián)動預(yù)警機(jī)制，形成“市級—區(qū)縣—鄉(xiāng)鎮(zhèn)—村社”四級縱向聯(lián)防預(yù)警工作體系和“市級—區(qū)縣—鄉(xiāng)鎮(zhèn)—村社—組—戶”六級預(yù)警信息發(fā)布體系（圖12）。采用層次分析法改進(jìn)預(yù)警信息發(fā)布策略、評估預(yù)警響應(yīng)效果；利用百度云短信發(fā)布技術(shù)，將預(yù)警短信發(fā)布速率從150條/秒提高到3000條/秒，實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息通過電子顯示屏（1664塊）、重慶有線電視機(jī)頂盒（449萬）和農(nóng)村大喇叭（3938個）等渠道的廣泛發(fā)布；利用深度學(xué)習(xí)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息的智能圖文制作；利用基于基站覆蓋的短信發(fā)布技術(shù)，實(shí)現(xiàn)面向手機(jī)用戶的區(qū)域預(yù)警信息精準(zhǔn)發(fā)布，在2020年“7.25”“8.10”“8.20”暴雨天氣過程中僅向災(zāi)害影響范圍內(nèi)702萬用戶推送預(yù)警提醒信息，充分體現(xiàn)了智慧智能。

圖12 智能預(yù)警信息（a）四級縱向聯(lián)防預(yù)警工作體系和（b）六級預(yù)警信息發(fā)布體系Fig. 12 Intelligent warning information (a) four-level vertical joint defense early warning system and (b) six-level early warning information release system

2.4.2 智能人工影響天氣系統(tǒng)

基于作業(yè)區(qū)域基礎(chǔ)、探測、空域、環(huán)境、裝備物資、作業(yè)服務(wù)等人影多維數(shù)據(jù)，利用“物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+”等新技術(shù)，集成實(shí)現(xiàn)人工影響天氣需求分析、條件識別、作業(yè)預(yù)警、實(shí)時指揮、效果評估等功能（圖13）。業(yè)務(wù)運(yùn)行以來，應(yīng)用數(shù)值模式物理量參數(shù)化優(yōu)化技術(shù)，提高降水場、宏觀場、云微觀場對重慶降水、冰雹等的智能識別能力；采用SCIT技術(shù)對云團(tuán)識別和跟蹤，提高雷達(dá)對降水過程的識別能力、預(yù)警能力和作業(yè)監(jiān)控能力；實(shí)現(xiàn)數(shù)值模式的云條件預(yù)報，地基特種觀測設(shè)備的云監(jiān)測分析，建立增雨防雹作業(yè)概念模型，拓展以改善空氣質(zhì)量為主的服務(wù)領(lǐng)域。通過市—區(qū)縣—作業(yè)點(diǎn)三級聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)作業(yè)過程全方位跟蹤監(jiān)測指導(dǎo)，作業(yè)預(yù)警和實(shí)時指揮做到了上下功能一體化。發(fā)揮了人工影響天氣在防災(zāi)減災(zāi)、改善生態(tài)環(huán)境、重大應(yīng)急保障等服務(wù)中的作用。

圖13 智能人工影響天氣系統(tǒng)－大數(shù)據(jù)智能化平臺Fig. 13 Intelligent weather modification system-big data intelligent platform

3 結(jié)論與展望

當(dāng)前正處于信息化快速發(fā)展的時代，重慶智慧氣象深度融入服務(wù)新型智慧城市建設(shè)，通過重慶智慧氣象“四天”系統(tǒng)，不僅改變了以往孤立的、分散的業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)方式，還依托現(xiàn)代信息技術(shù)，發(fā)展智慧氣象業(yè)務(wù)，建立了氣象觀測、預(yù)報、服務(wù)、管理的新理念和新模式，為提高重慶智慧氣象水平奠定了基礎(chǔ)。

重慶智慧氣象將繼續(xù)深入應(yīng)用云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈等現(xiàn)代信息技術(shù)，以數(shù)值模式精細(xì)化評估為基礎(chǔ)，同時應(yīng)用人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等持續(xù)研發(fā)天氣氣候客觀預(yù)報預(yù)測技術(shù)，面向用戶和全媒體，實(shí)現(xiàn)任意空間、任意時間、任意要素按需提供的快速便捷智慧氣象服務(wù)。將智慧氣象“四天”系統(tǒng)建成具備自我感知、判斷、分析、選擇、行動、創(chuàng)新和自適應(yīng)能力的系統(tǒng)，讓氣象觀測、預(yù)報、服務(wù)、管理活動全過程都充滿智慧。