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天衍系統:打造“全息”實況觀測產品平臺

來源:中國氣象報   發布時間:2019年09月12日15:28
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  中國氣象報記者 宛霞

  “實況分析場洋面風場演變間隔15分鐘”“這個是天衍系統觀測的整層水汽”“臺風加強的趨勢還是預測到了”……8月9日晚,一個名為“臺海大探黨建促業務”的微信群熱鬧異常,群成員圍繞綜合氣象觀測產品系統(天衍系統)對即將登陸的臺風“利奇馬”的實況觀測結果熱烈討論著。

  2017年,中國氣象局氣象探測中心自主設計研發了綜合氣象觀測產品平臺——天衍系統。2018年,系統在全國10個省試點應用。2019年,系統全面升級改版,取得了不俗的成績。

  從“CT”到“全息”

  “天衍系統和天衡系統是支撐綜合氣象觀測產品和質控業務的‘姊妹花’。”談及探測中心同步開發的綜合氣象觀測產品系統(天衍系統)和綜合氣象觀測數據質量控制系統(天衡系統),探測中心數據質量室業務首席李肖霞說。

  2018年,天衍系統在河北、山西、江蘇等10個省試點應用后,在今年全面升級。系統以“現在天氣”“綜合觀測”“監測預警”為三條主線,形成了重要天氣和氣象要素的多源觀測產品,覆蓋天氣雷達、風廓線雷達、雷電、地面、探空、水汽、土壤水分、大氣成分等八大類氣象觀測設備數據,并具備個性化深度定制區域監測預警信息和多雷達流數據產品同步顯示功能。目前,該系統已在全國范圍內實現應用。

  今年8月初,臺風“利奇馬”對我國東部造成巨大影響,其在浙江溫嶺登陸時,天衍系統監測顯示,中心最大風力17級(60米/秒),為超強臺風級。天衍系統通過“全息”級別觀測,制作的三維產品形象展示出“利奇馬”登陸時緊實垂直的立體結構,為業務人員刻畫出臺風的真實結構。“利奇馬”在北上移動過程中,給途經省份帶來了較強的風雨影響,除了常規雨量監測外,天衍系統中的組合風場產品、GNSS/MET水汽產品、雨滴譜產品,再次印證了這個臺風的非比尋常。

  早在今年5月,為實現需求的精準對接,探測中心數據質量室和中央氣象臺臺風與海洋氣象預報中心兩個支部通過舉行座談、開辦講座等方式,促進黨建與業務的深度融合,探尋觀測如何更好地對接臺風預報業務。兩個支部建立了“臺海大探黨建促業務”微信群,在今年汛期臺風影響期間,業務人員在群里圍繞天衍系統如何更好地支撐臺風預報進行交流,在對接需求的同時,也使天衍系統得到了進一步完善。

  天衍系統以增強探測產品核心技術為出發點,在強天氣監測的基礎上,實現從垂直剖面的“CT”級別觀測到三維格點的“全息”級別觀測,從以直接觀測為主到遙感觀測全面接入,系統功能逐步完善,產品精度顯著提高,在監測產品深度融合的基礎上,應用場景進一步拓展。

  從中國觀測到全球觀測

  今年5月17日傍晚,北京市通州區、大興區等地出現冰雹天氣,天衍系統針對此次天氣過程提供了豐富的觀測產品。其中,系統的天氣現象格點產品描述了北京地區冰雹天氣的具體變化。

  “冰雹等局地對流性天氣具有空間尺度小、生命史短暫的特點。我們通過天衍系統,觀測到了此次強對流天氣系統的整個生命史,為強對流短臨預警服務提供了觀測產品支撐。”李肖霞說。

  天衍系統成功捕捉天氣過程的例子不勝枚舉,在臺風“丹娜絲”“白鹿”影響期間,天衍系統頻頻亮相,彰顯實力。而實力的背后,是先進技術的支撐。

  天衍系統初步實現了“溫壓濕風雨”等基本要素三維格點無縫隙一張網,“霾云霧霜冰、雹暴雷電雪”等重要天氣現象一張圖;利用多源觀測數據,通過集合深度學習模型,突破性地將能見度格點產品時間分辨率提高到5分鐘,空間分辨率提高到4公里,為氣象服務提供精細化的產品。同時,系統基于氣象數據融合分析方法、機器學習方法、大數據識別方法等技術手段,形成了全國雷暴現象判識、冰雹判識、臺風定位、組合風場、強降水等精細化觀測產品,并依托數據質量控制技術,從源頭確保數據產品質量。

  當前,國內多家省市氣象臺的預報以天衍系統的監測實況產品作為支撐,而這并不是該系統的終極目標。

  “利奇馬”在北上移動過程中,仍對我國東北地區造成較大影響,同時,其螺旋雨帶也進入韓國雷達探測范圍。韓國11部天氣雷達數據被納入天衍系統組網拼圖,中韓雷達組網拼圖繼續追蹤“利奇馬”的動向,為完整觀測臺風結構提供產品支撐。

  目前,香港天文臺的亞洲雷電數據也已納入應用計劃,隨著觀測全球化進程的不斷加快,天衍系統將不斷融合全球多源觀測數據,向全球觀測產品業務的目標邁進。

  (來源:《中國氣象報》9月11日三版 責任編輯:崔國輝)

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