大數據會給氣象預報服務帶來多大改變?
來源:中國氣象報   發布時間:2019-04-24
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  本期嘉賓:

  國家氣象信息中心副總工程師 沈文海

  國家氣象中心系統實驗室副主任 高嵩

  國家氣象中心海量數據實時處理系統首席架構師 王若曈

  陜西省西安市氣象局局長 李社宏

  采訪人:本報記者 吳鵬

  本期觀點:

  人類已經步入大數據時代。對氣象領域而言,大數據將對氣象數據的采集、存儲、挖掘分析等產生深刻影響,目前來看,尚不能顛覆傳統的預報預測方法,因為它不可能直接解決科學機理問題。

  大數據處理和分析技術是打開氣象大數據這座寶藏的“鑰匙”,但歷史數據的有效存儲仍然面臨巨大挑戰。

  氣象大數據的“活水”一旦引入農業、交通、能源、零售、保險等行業,就可能創造出巨大價值,甚至以一種意想不到的方式為整個行業帶來重大變革。

  較之傳統數據,氣象大數據有何不同?

  2008年《自然》雜志首提“大數據”的概念。2013年被世界公認為“大數據元年”。

  隨著互聯網、物聯網的發展,人類終于步入大數據時代。傳感器、智能終端、高速網絡、移動互聯網、云平臺、大數據處理技術、地理信息技術等多種技術共生的新生態環境,成為大數據生長的肥沃土壤。

  2017年,全球的數據總量為21.6ZB(1個ZB等于十萬億億字節),如果用256GB的iPad平板電腦來存儲這些數據,所需平板電腦堆積起來的高度將超過地球到月球之間的距離。

  谷歌、IBM、亞馬遜、騰訊、阿里巴巴等全球互聯網巨頭均在布局大數據。用戶在互聯網上的行為一旦被完整記錄下來,這些公司就可以為用戶畫像,擁有未來企業的制勝之道。

  氣象部門可否利用大數據,像企業為用戶畫像那樣,更加精準地為大氣畫像呢?

  就數據體量而言,氣象數據當前總量大約為23PB,僅每天產生的數據量就達幾十個TB。

  然而,無論氣象大數據如何神秘,回歸到氣象學科的本質,最終仍然要以溫(溫度)、壓(氣壓)、濕(濕度)、風(風向風速)這幾個基本要素的面目出現。

  “如同浩如煙海的音樂作品最終都是由七個音符組成一樣,氣象學科所面對和處理的,始終是溫、壓、濕、風這幾個基本要素?!鄙蛭暮K?,氣象學科一百多年的發展,歸結到數學層面,無非是算法不斷改進,以及數據時空密度和精準度的不斷提高而已。

  對于氣象學科的核心業務——氣象預報而言,較之傳統的氣象數據,氣象大數據的本質并沒有改變,只是氣象數據在新形勢和潮流下的一種發展和延伸。

  大數據是提高預報準確率的終南捷徑嗎?

  “如果將氣象大數據比作一座寶藏的話,打開這座寶藏的鑰匙就是大數據處理和分析技術?!蓖躒魰鈾?。

  大數據的本質并不在于“大”,而在于以嶄新的思維和技術去分析海量數據。所以,大數據既指海量數據,也指處理技術和工具,還指利用海量數據的思維方式。

  大數據與傳統數據顯然不同?!叭綣咽荼茸魎?,把有價值的信息比作魚,大數據分析就好比大海捕魚,傳統數據分析好比池塘捕魚?!崩釕綰晁?。二者規模不同;大海中魚的種類多;在池塘中捕魚,事先能判斷出究竟能撈出些什么,而在大海中捕魚,常常不清楚能撈出什么;“大海捕魚”和“池塘捕魚”使用的工具也截然不同。

  “當前,我們利用氣象信息綜合分析處理系統(MICAPS)建立了基于大數據的實時預報應用技術體系,解決了氣象大數據處理、存儲、分析和顯示效率的關鍵技術難題。然而,這只是針對實時數據而言?!蓖躒魰鈾?,氣象歷史數據都存儲在磁帶里,盡管這部分數據的總量也有幾個PB,但相當于是“死數據”,價值并沒有釋放出來。

  因此,基于氣象大數據的分析才剛剛起步。分析的前提是先把數據存儲、清洗、歸檔好?!襖肥蕕撓行Т媧⑹塹鼻懊媼俚淖畬筇粽?,需要盡快將這部分數據盤活?!蓖躒魰鈾?。

  盤活后,氣象大數據是否會顛覆傳統的預報預測方法呢?

  “大數據只關注于現象之間的關聯性,不去探究這些關聯背后的因果關系,但求知其然,而不愿,甚至不屑探究其所以然?!鄙蛭暮K?,大數據不可能直接解決科學機理問題。對氣象預報而言,因果關系的掌握遠比相關關系的發現更為重要,精確分析永遠比模糊預報更加滿足業務需求,收集處理樣本數據永遠比收集處理全體數據更為高效。

  因此,大數據理念和方法并非提高預報準確率的終南捷徑。

  氣象部門之所以引進大數據理念和方法,并非為了大數據而大數據,而是為了解決實際工作中存在的問題。

  高嵩也認為,傳統的大氣物理研究仍然要借助科學家的智慧,氣象大數據一方面需要喂給機器,供機器學習或數值預報模式計算所用;另一方面要喂給預報員,從而使其更快地捕捉到當前的天氣信息。

  現階段氣象大數據有哪些“玩法”?

  2012年,全球最大的制藥企業之一——默克公司對歷史和當前天氣數據進行分析后發現,次年五月天氣將偏暖,空氣中散布的平均花粉量將偏多。為此,默克公司與沃爾瑪超市合作,加大對過敏藥的宣傳促銷和供應,最終獲得可觀利潤。

  這只是氣象大數據的一種簡單玩法。氣象大數據中蘊含著巨大價值,這座寶藏也亟待開采。

  沈文海堅信應用才是氣象大數據的價值所在,“氣象數據應當動起來、用起來,而不僅僅是造一個數據中心把它裝起來?!?/p>

  如果說氣象大數據是一條河流的話,那么其流經之處,無論是農業、交通還是能源領域,都會開出不一樣的花朵。

  以農業為例,氣象大數據成長起來后,國內外的很多企業都看到了商機。

  2006年成立的氣候公司(Climate Corporation)由此創造了10億美金的市值。這家公司每天從250萬個采集點獲取天氣數據,并結合天氣模擬、植物根部構造和土質分析等信息,對意外天氣風險進行綜合判斷,向農民提供農作物保險。

  氣象大數據的觸角已延伸到交通、能源、零售、保險等多個領域。目前世界上最大的運輸公司之一敦豪快遞(DHL Express),利用氣象數據每天為其全球3000多個航班和上萬輛運輸車保駕護航。恒泰實達公司基于高時空分辨率的氣象大數據,開發出天氣智能能源氣象平臺,為各種電力工業應用場景,如功率預測、新能源電廠檢修、海上運維、電網設施巡檢、電網災害應急響應等提供解決方案,減少天氣災害帶來的損失。零售公司Sears通過?;富又行牡募囁厴璞付勻炱泄刈?,以保證各種必需品庫存充足。保險公司EMC通過分析冰雹災害發生的歷史數據,避免欺詐索賠……

  “一旦其他行業與氣象大數據找準結合點,并對其善加利用,就可能創造出巨大價值,甚至以一種意想不到的方式為整個行業帶來重大變革?!崩釕綰晁?。

  沈文海對大數據之間的連接十分看重,“一個應用廣泛的大數據,一定是連接面十分廣泛的數據集,與體量沒有必然關系。就價值而言,連接比規模更重要?!?/p>

  然而,每個行業都像一座信息孤島,不同行業之間的數據要深度融合困難重重。因此,氣象大數據“玩法”的關鍵之一就是打破各行業之間的數據壁壘,真正做到數據共享。

  (來源:《中國氣象報》2019年4月24日三版 責任編輯:王玫玨)  

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