抢抓实现相关领域自主可控的关键技术攻关研发,可有效应对国际上“数据开放和代码共享”技术辐射带来的冲击。
气象科学数据是重要的基础信息资源,其在决策、经济发展和国家安全等方面扮演着重要角色,且是支撑大气、农业、海洋、生态等领域科技创新的基础数据资源。
近日,欧洲中期天气预报中心(ECMWF)宣布,从今年10月1日起,ECMWF实时数据目录(Real-timeCatalogue)将以最高分辨率向所有用户免费开放。届时,综合预报系统和人工智能预报系统生成的数据都将以其原始分辨率免费向用户提供。公众可获取每日4个预报时次,每次覆盖未来4-15天的全球范围0.4°格点预报数据。公开的数据中包含温湿度、气压、降水、风速、位势高度、涡度和散度等众多预报变量,层面上则支持1000hPa、925hPa直至50hPa,共9个标准等压面。此外,ECMWF还公开了海量集合预报数据,不仅有上述的预报变量,还包含热带气旋路径、天气事件概率等预报产品。较原计划提前一年全面开放数据,ECMWF的这一举措吸引了全球关注。

“这些高质量数据和数值模式源代码的开放,是各方面共同作用的结果。”中国气象局地球系统数值预报中心正研级高级工程师孙健分析。近年来,世界气象组织(WMO)首要推动的联合国全民早期预警行动计划促进了对预报产品的需求,客观上推动了数据和模式的开放共享。随着科技快速迭代与进步,人工智能技术发展、气象预报预测能力的提升也在催生数据与技术开放共享。另外,ECMWF一直坚持的市场化运营理念也推动了产品和数据技术逐渐走向开放的阶段。
加速开放计划一方面体现了 ECMWF对数据质量的信心及为全球科研、商业和业务用户提供支持的能力;另一方面也为全球气象行业带来新变动。
“有压力和挑战,也是一种机会。”孙健表示,ECMWF产品开放会对全球各大业务中心的预报产生冲击,但也会带来实现预报范式转变、精进观测布局和观测技术的机遇。他介绍,中国气象局已在部署地球系统预报十年战略规划,在数值预报技术的基础上,融合人工智能等新信息技术,推动传统预报范式的转变。“这也从需求端推动观测技术和高性能计算机技术的发展。”要在预测预报赛道实现领跑,精密、高质量的观测数据是基础,观测布局、观测技术的进一步突破势在必行。同时,预报范式的变化,也极大推动了传统的超算逐渐向超算与智算结合的异构高性能计算机的演进。
“ECMWF高分辨率数据的开放具有重要的业务应用价值。”江苏省气象台首席预报员严文莲表示,在预报业务应用方面,高分辨率的气象要素数据可为预报员提供更多更精细的预报量。目前省级气象部门的数据为一日两个时次、时效1-10天,这次免费开放的数据时效为4-15天,还有大量的集合预报数据,可直接有效地提高天气现象和温压湿风等常规要素的预报精度;同时,高分辨率数据包含更精细的大气、地表等信息,可以帮助预报员更精准地分析天气形势,在强对流天气、暴雨、台风、强降温、大雾等灾害性天气预报工作中都有较高的应用价值。“比如,通过这些数据可以精细化模拟台风内部结构,提升台风路径和强度预报的准确性和时效性,为防灾减灾提供更充足的预警和备灾时间。”严文莲说。
在科研方面,中山大学大气科学学院教授李庆祥认为:“数据获取成本的降低和数据分辨率的提高能够促进相关科学研究的深入展开,助力实现科学技术创新。”严文莲也表示,数据开放可促进各国气象部门、科研机构加强合作和经验分享,共同解决气象领域的难题,提升全球预报水平;另一方面也会让更多气象研发人员参与到 AI天气预报、集合预报、模式同化等前沿领域,推动气象科技创新。
机遇与挑战并存,如何应势而为?李庆祥分析,打通从数据到知识、信息的转化链条,强化对高附加值的数据加工或许是路径之一。对原始观测数据、模式数据、预报数据进行深度加工,并针对不同需求进行细分研究,比如为新能源、低空经济、金融等领域提供更深入更专业的科技服务,解决实际问题——这将是气象发展的一个新风口。正如专家所言,面对国际上“数据开放和代码共享”带来的技术辐射,我国必须抢抓实现相关领域自主可控的关键技术攻关研发,以应对复杂的国际环境带来的冲击。加强数值预报技术,包括相关模式技术、同化技术和数据产品加工技术等科研攻关,将数据与新型技术整合发展,是我们实现高水平科技创新和数据服务的基础。
国家气象信息中心数据应用室副主任杨和平表示,中国气象局已在加快推动建设地球系统大数据中心,加强数据汇聚融合、开发利用;气象数据开放共享工作正走向更广阔的空间。据杨和平介绍,国家气象科学数据中心(作为科技部首批20个科学数据中心之一)通过中国气象数据网持续20年向社会开放共享数据,气象数据服务成效显著。2024年,该网站年访问量突破15.8亿次,同比增长20%;数据下载量达347TB,实现96%的高速增长。注册专业用户增至57万,覆盖全球153个国家和22个行业,支撑各类科研项目11616项。根据中国气象局有关政策,数据中心发布第五批开放共享气象数据目录,新增全球大气/陆面再分析产品等610TB高价值数据。这些产品打破了国外技术垄断,凭借高精度和长时序优势,为全球用户提供优质服务,有力支撑气象科技创新。国家气象信息中心通过实施“气象数据要素×”行动,推动能源、物流等行业数据开放共享,培育数据深加工产业。
“下一步,我们还需要下力气破解数据基础设施互联互通和数据共享利用面临的堵点难点,推动建设地球系统大数据中心,建设跨部门的统一规划、逻辑汇聚、质量可信、标准规范的地球系统大数据资源体系和管理共享平台,建立健全以多圈层数据收集、共享、安全和使用监管为核心的数据治理制度,推动部门和行业间数据汇聚与共享应用,释放数据要素潜能。同时,也要学习借鉴 ECMWF的模式,进一步强化公共数据开放共享、数据交易包括增值服务交易等多种方式齐发力,同时不断提升数据服务友好性、时效性,切实发挥数据要素价值。”国家气象信息中心数据资源室主任孙英锐说。
“数据的充分共享可帮助我们进一步优化人工智能气象预测模型。”联想研究院人工智能实验室研究员张昌文分析,ECMWF的数据开放政策推动了全球数据的共享和交流,而这些数据都是人工智能模型训练的宝贵资源。但同时,也需要警惕可能存在的数据安全和隐私问题,特别要防范过度依赖外部数据及因数据受限而影响业务和科研等潜在风险。
来源:中国气象报
专家:中国气象局地球系统数值预报中心正研级高级工程师孙健
江苏省气象台首席预报员严文莲
中山大学大气科学学院教授李庆祥
国家气象信息中心数据应用室副主任杨和平
国家气象信息中心数据资源室主任孙英锐
联想研究院人工智能实验室研究员张昌文
作者:刘蕊(陈晓颖、姜澍辰对本文有贡献)
责任编辑:闫泓
审核:苏杰西