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“風云地球亞運版”:打造兼具“顏值”與科技感的衛星應用平臺

發布時間:2023年10月10日 來源:中國氣象報社

10月8日,杭州亞運會閉幕式在“大蓮花”圓滿舉行。服務保障亞運會順利舉辦的諸多亮眼氣象科技產品中,疊加了數值預報模式、雷達回波圖等資料的衛星云圖讓人印象深刻,“它能清晰地看到云的演變過程,特別是對流云團的初生、發展、變化,以及弧狀云線移動、對流激發,一目了然?!眮嗊\氣象臺首席預報員沈杭鋒告訴記者。

這張疊加了雷達、地面等資料的衛星云圖來自“風云地球亞運版”平臺,由國家衛星氣象中心組織,聯合浙江省氣象臺共同研發,分為衛星云圖、對流、臺風、風云三號G星(降水星)應用等模塊?!跋到y頁面簡潔流暢、分類清晰、集成度高,符合預報員使用習慣,既美觀又兼具科學性,可謂‘顏值高、功能強、科技足’?!闭憬庀笈_工程師嚴睿愷說。

融合

“該平臺按照亞運服務保障需求設計和搭建,最大的特點是融合,體現為多資料融合、多信息融合、多產品融合三種方式的融合?!眹倚l星氣象中心首席專家王新說。

首先是多資料融合,體現在衛星與雷達、探空、地面等觀測及數值預報產品的融合。預報員看到所有觀測的資料都是實況產品,但預報需要0~3小時、24小時甚至10天等不同時效的產品,這就需要看云圖進行外推。因此,僅有衛星云圖還不夠,還需要在數值預報模式中融合雷達、探空、地面等資料,幫助預報員精準把握整個系統的變化。

其次是多信息融合,按照天氣類型融合,最大程度把所有相關信息整合到一張圖中,幫助預報員“一鍵式”獲取該類天氣預報所需全部產品。以對流天氣監測為例,只要打開“對流”模塊,系統列出基于衛星對流監測預警的各類產品,從不同側面反映對流的特征,供預報員參考使用。

再次是多產品融合,無論是極軌還是靜止氣象衛星,所有產品不標注星型、星號,而是按照預報需求進行融合,相當于將所有材料做成一盤符合預報需要的“菜品”,而不是像之前的版本只提供素材,讓預報員自己去調制“口味”。

無論采用何種融合方式,平臺供給的都不是產品堆積、圖像和圖層簡單疊加,而是確保疊而不遮、系統快速響應不卡頓,這對系統框架搭建、內部邏輯設計提出高要求?!叭绾螌崿F簡潔明了的‘一站式’融合,這是團隊琢磨得最多、實踐得最多的。此外,還要考慮存儲能力與高分辨率之間的兼容,在不降低產品分辨率的同時做到系統流暢?!蓖跣抡f,一個衛星產品往往就幾十兆甚至上百兆,如果用降低分辨率來提速,那么融合的意義也不復存在。

創新

今年4月,我國發射了首顆低傾角軌道降水測量衛星——風云三號G星(降水星),目前處于在軌測試階段。

“ ‘風云地球亞運版’是首個集成了基于風云三號G星軌道預報的測試數據實時應用的業務平臺,其軌道預報可提前10天預測衛星軌道過境時間、掃描區域范圍,此次我們為亞運會設置了相互嵌套的大小網格關鍵區,以快速聚焦到保障核心區域?!蓖跣陆榻B。

風云三號G星繞著地球南北緯40度傾斜軌道運行,每天兩次過境浙江,但具體時間點和掃描范圍卻沒有規律可循。對此,研發團隊需要首先預估其掃描浙江境內的時間點,作出軌道預報,幫助預報員精準獲取降水星數據產品。

此外,由于亞運會場館分布在杭州、寧波等6個城市,大網格區覆蓋全省及周邊區域,如海上賽區、附近海域覆蓋;小網格區則以杭州奧體中心即“大蓮花”為核心,保障大部分陸地賽場的精密監測。

例如,在選擇具體的時間和網格區域后,系統會自動列出風云三號G星過境軌道覆蓋區域,預報員即可根據預計掃描起始時間、位置來勾勒掃描的輪廓,并標記大小網格區里的重點區域軌道,以加深調亮的形式顯示出來?!斑@就非常直觀,我們可以選取這一時間段和區域的數據進行處理,產品獲取時效大大提高?!眹李鹫f。

不僅如此,“風云地球亞運版”還首次實現了結合軌道預報的三維垂直結構應用,即從衛星云圖中找出一些關鍵點做垂直剖面,“解剖”云的三維結構。預報員只需要在軌道上拉一條線,系統將自動顯示該點的垂直剖面,“可以理解為一個水桶,從垂直剖面可以看到桶中水量,進而分析它下雨的概率、雨的量級等,以獲取更豐富、細節的信息?!蓖跣逻M一步解釋道。

應用

在風云四號B星業務應用的基礎上,“風云地球亞運版”的快速掃描功能還支持定制化下載,即預報員可以根據需求在指定位置、選定時間,一鍵下載所需要的云圖產品,首次實現風云四號B星的快速掃描定制化、快捷應用。

原本15分鐘一張全圓盤衛星云圖實現了1分鐘獲取1張,為預報員提供了更加豐富的資料。7月15日,亞運氣象中心組織開幕式氣象保障服務綜合演練?!翱鞉吖δ軉雍?,可明顯看到杭州西邊對流泡發展起來,從初生到升起到爆開,整個過程的演變以及影響區域、移動方向非常清晰?!眹李鸾榻B。

實際上,“風云地球亞運版”已經在臺風“杜蘇芮”“卡努”影響浙江期間獲得較好應用。臺風云系、風雨影響、副熱帶高壓識別等大尺度環境場分析支撐產品均按照預報員分析天氣系統的習慣和天氣系統的特點一一顯示。

如此精細的考量,其底層邏輯是緊貼亞運需求和預報習慣。以強對流為例,預報員習慣先看對流實況、形勢場、再闡述預報理由,因此,打開對流板塊,與對流相關的垂直廓線、層結等信息以及支撐預報的依據都在這里,所有材料還可直接用于會商材料制作。

亞運會已經閉幕,“風云地球亞運版”在開幕式,各項賽事氣象服務保障以及閉幕式氣象服務保障得到檢驗?!跋乱徊?,亞殘運會即將啟幕,以賽事保障以及氣象防災減災,重大活動氣象服務保障為契機,衛星中心和省氣象臺還將不斷完善功能,邊應用、邊反饋、共改進、共開發,不斷提高氣象衛星技術研發和應用水平?!蓖跣抡f。

(作者:簡菊芳?陳懿妮?責任編輯:張林)

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