中尺災(zāi)害天氣監(jiān)測與預(yù)報(bào)產(chǎn)品綜合顯示系統(tǒng)的發(fā)展

中尺災(zāi)害天氣監(jiān)測與預(yù)報(bào)產(chǎn)品綜合顯示系統(tǒng)的發(fā)展第1頁/共37頁研制目的中尺度災(zāi)害天氣分析預(yù)報(bào)系統(tǒng)（Meso-WeatherAnalysisandForecastingSystem，簡稱MWAFS）是專門針對中尺度天氣系統(tǒng)研制的，以中尺度強(qiáng)對流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、形成與發(fā)展機(jī)理的相關(guān)科研成果為技術(shù)基礎(chǔ)，綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫以及氣象專業(yè)分析模型等信息處理技術(shù)，集成了高時(shí)空分辨的中尺度監(jiān)測、分析、預(yù)報(bào)以及定量遙感產(chǎn)品建立的一個(gè)能快速、有效地監(jiān)測、分析與預(yù)測中尺度災(zāi)害天氣的應(yīng)用平臺。其目的就是整合現(xiàn)有資源，充分利用已有國家重大項(xiàng)目的研究成果，在同一平臺上實(shí)現(xiàn)中尺度災(zāi)害天氣的監(jiān)測與預(yù)報(bào)的互動(dòng)，以提高對中尺度災(zāi)害天氣的預(yù)報(bào)與預(yù)警能力。系統(tǒng)概述第2頁/共37頁MWAFS的功能用于探索如何發(fā)展中尺度災(zāi)害天氣監(jiān)測、預(yù)報(bào)與預(yù)警技術(shù)，建立新型的中尺度預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)，提高對中尺度災(zāi)害天氣的監(jiān)測與預(yù)報(bào)能力。也是探索如何獲取能提高中尺度災(zāi)害天氣預(yù)報(bào)的、高質(zhì)量的中尺度觀測資料的綜合應(yīng)用試驗(yàn)平臺。還是研究成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化的中試平臺。它是一個(gè)探索性、試驗(yàn)性的研究型業(yè)務(wù)平臺。MWAFS組成數(shù)據(jù)支撐子系統(tǒng)；中尺度產(chǎn)品生成子系統(tǒng)；綜合分析顯示子系統(tǒng)。系統(tǒng)概述（續(xù)）第3頁/共37頁系統(tǒng)概述（續(xù)）第4頁/共37頁2007年系統(tǒng)初步開發(fā)完成，并在中國南方暴雨外場試驗(yàn)（

SCHeREX）的四個(gè)外場試驗(yàn)基地廣東、上海、湖北和安徽試應(yīng)用。（第一版）2008-2010年系統(tǒng)進(jìn)一步開發(fā)完善（第二版）系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)：在C/S基礎(chǔ)上，開發(fā)了B/S架構(gòu)應(yīng)用。數(shù)據(jù)處理：發(fā)展了多線程實(shí)時(shí)處理、監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸。Web服務(wù)器：新增Web服務(wù)器，提供快速的基于瀏覽器的數(shù)據(jù)訪問和顯示。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和各類運(yùn)行參數(shù)等。顯示產(chǎn)品：新增了多種顯示產(chǎn)品。數(shù)據(jù)接口：豐富了數(shù)據(jù)接口。顯示功能：新增、優(yōu)化和完善。系統(tǒng)的發(fā)展第5頁/共37頁系統(tǒng)的發(fā)展——系統(tǒng)架構(gòu)第6頁/共37頁基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)器用于接收、處理、存儲(chǔ)和管理實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)、中尺度分析產(chǎn)品和中尺度預(yù)報(bào)產(chǎn)品等幾十類氣象數(shù)據(jù)。由于每類數(shù)據(jù)的更新頻率、空間尺度、文件大小、數(shù)據(jù)格式及命名規(guī)則差別很大，數(shù)據(jù)量增加迅速，為了及時(shí)給多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)建立了一套規(guī)范、統(tǒng)一的文件保存及命名規(guī)則，以及靈活的業(yè)務(wù)調(diào)度和管理流程。系統(tǒng)的發(fā)展——系統(tǒng)組成第7頁/共37頁數(shù)據(jù)處理分析服務(wù)器實(shí)時(shí)監(jiān)聽基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)器上數(shù)據(jù)狀態(tài)的改變情況，每當(dāng)有新的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)產(chǎn)生，系統(tǒng)將自動(dòng)根據(jù)其數(shù)據(jù)類型，將其分析處理生成一個(gè)或多個(gè)發(fā)布系統(tǒng)使用的圖形數(shù)據(jù)文件，并上傳到網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)處理分析服務(wù)器基本功能：發(fā)布數(shù)據(jù)預(yù)處理，實(shí)時(shí)監(jiān)聽和數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。系統(tǒng)的發(fā)展——系統(tǒng)組成第8頁/共37頁（一）發(fā)布數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)的信息發(fā)布是基于中科院遙感所的地網(wǎng)GeoBeans開發(fā)與實(shí)現(xiàn)的。為提高客戶端的顯示效率，采用直接調(diào)用圖形數(shù)據(jù)文件的技術(shù)方案，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)預(yù)處理轉(zhuǎn)換為GeoBeans發(fā)布系統(tǒng)支持的圖形數(shù)據(jù)文件.GBD格式文件。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)預(yù)處理必須事先針對各類數(shù)據(jù)制定相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和管理方案、繪圖策略等，再依據(jù)方案和管理策略進(jìn)行預(yù)處理參數(shù)的設(shè)定。主要有環(huán)境參數(shù)：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存放路徑、文件名、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器的路徑、數(shù)據(jù)更新的頻率、數(shù)據(jù)交換方式等。數(shù)據(jù)處理參數(shù)：數(shù)據(jù)處理的區(qū)域范圍、投影方式、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)處理優(yōu)先級等。繪圖參數(shù)：數(shù)據(jù)顯示方式、等值線繪制、繪圖彩色表調(diào)用等。圖形數(shù)據(jù)與直接關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過空間索引字段ID號關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)針對每類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)建立的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)聽、數(shù)據(jù)通訊、繪圖操作等參數(shù)將全部納入數(shù)據(jù)庫管理。系統(tǒng)的發(fā)展——系統(tǒng)組成第9頁/共37頁系統(tǒng)的發(fā)展——系統(tǒng)組成第10頁/共37頁（二）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)聽這是一個(gè)后臺程序，負(fù)責(zé)對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的更新狀況、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器的連接狀況和當(dāng)前數(shù)據(jù)的處理狀況進(jìn)行監(jiān)聽，提供數(shù)據(jù)處理狀態(tài)、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)通訊狀態(tài)等信息的提示和日志。根據(jù)監(jiān)聽結(jié)果，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)多線程數(shù)據(jù)處理作業(yè)。當(dāng)出現(xiàn)異常，如網(wǎng)絡(luò)連接失敗、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取失敗或處理完成的數(shù)據(jù)傳輸失敗等情況時(shí)，系統(tǒng)則自動(dòng)啟動(dòng)異常情況處理方案。（三）數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)生成后與數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)器間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。采用FTP方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行批量發(fā)送。根據(jù)數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)間、完成情況等狀態(tài)標(biāo)志，在數(shù)據(jù)處理結(jié)束后啟動(dòng)數(shù)據(jù)通訊進(jìn)程。根據(jù)數(shù)據(jù)種類對數(shù)據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行批量發(fā)送。系統(tǒng)的發(fā)展——系統(tǒng)組成第11頁/共37頁系統(tǒng)的發(fā)展——系統(tǒng)組成第12頁/共37頁產(chǎn)品生成器由線程控制器根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的信息創(chuàng)建線程。當(dāng)有新的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，線程中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模塊讀取數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理配置信息，并根據(jù)配置信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)文件生成中間文件。之后線程啟動(dòng)GBD文件的生成程序，在這期間線程處于等待狀態(tài)。當(dāng)GBD文件生成程序運(yùn)行完成，線程啟動(dòng)ftp模塊，從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)傳輸信息，將GBD數(shù)據(jù)上傳到Web服務(wù)器相應(yīng)的位置。之后線程通知更新數(shù)據(jù)庫線程對數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)的表進(jìn)行更新。系統(tǒng)的發(fā)展——系統(tǒng)組成第13頁/共37頁網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器地圖服務(wù)器：負(fù)責(zé)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的管理，響應(yīng)客戶端對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的查詢、空間分析請求等。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)器：響應(yīng)客戶端對所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的請求。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器：負(fù)責(zé)分發(fā)和管理用戶請求，根據(jù)請求內(nèi)容分別并將其分發(fā)給地圖服務(wù)器或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器提供面向網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)據(jù)發(fā)布，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、檢索、下載和分析等功能。實(shí)現(xiàn)基本地理信息操作，如地圖放大、縮小、漫游、量算等功能，以及對于空間地理信息數(shù)據(jù)以及符合地理信息數(shù)據(jù)描述的氣象業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的繪圖及繪圖操作，以及包括對多種地理投影方式顯示、圖層切換和圖層控制管理等。系統(tǒng)的發(fā)展——系統(tǒng)組成第14頁/共37頁B/S客戶端通過瀏覽器實(shí)現(xiàn)對中尺度氣象信息的快速瀏覽。為簡化和快速獲取更新的氣象數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供了多種數(shù)據(jù)檢索方式，如采用定制模版的數(shù)據(jù)快速發(fā)布模式；除提供按數(shù)據(jù)分類、時(shí)間和地域檢索外，還提供了按預(yù)報(bào)或預(yù)警產(chǎn)品類別進(jìn)行檢索；提供多種數(shù)據(jù)獲取方式，如自動(dòng)檢索最新數(shù)據(jù)、多圖層信息的動(dòng)態(tài)瀏覽、圖層的空間和時(shí)間切換和動(dòng)畫、根據(jù)需求定制顯示模版等。C/S客戶端在B/S客戶端所有數(shù)據(jù)分析處理和顯示功能外，更增加了氣象專用分析方法的集成、對歷史數(shù)據(jù)的管理和調(diào)用以及人機(jī)交互處理功能。完善業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)符號自定義、等值線生成算法選擇等，使其更適合氣象研究和深入的專業(yè)分析。系統(tǒng)的發(fā)展——系統(tǒng)組成第15頁/共37頁系統(tǒng)的發(fā)展——功能設(shè)計(jì)第16頁/共37頁用戶登錄與注冊、地理圖層配置、地圖基本操作、圖層與動(dòng)畫、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、快速瀏覽顯示方案管理、剖面與投影模塊、氣象產(chǎn)品數(shù)據(jù)提交和顯示功能等。產(chǎn)品選擇：選定時(shí)間，數(shù)據(jù)庫將自動(dòng)匹配所有相關(guān)的產(chǎn)品；選定產(chǎn)品，數(shù)據(jù)庫可自動(dòng)給出該產(chǎn)品的所有時(shí)間。顯示界面產(chǎn)品疊加顯示：透明度設(shè)置精細(xì)化地理信息：Laps分析數(shù)據(jù)等值線和填充圖顯示、剖面分析、多要素組合顯示、同一時(shí)間的高度層次動(dòng)畫、同一高度上的時(shí)間動(dòng)畫、災(zāi)害性風(fēng)暴指數(shù)離散到觀測站點(diǎn)的時(shí)間序列顯示，以及和各類其他資料的疊加顯示。多種資料疊加顯示。系統(tǒng)的發(fā)展——功能設(shè)計(jì)（續(xù)）第17頁/共37頁常用的自動(dòng)站觀測數(shù)據(jù)、雷達(dá)組網(wǎng)三維拼圖產(chǎn)品以及衛(wèi)星產(chǎn)品圖像和數(shù)值產(chǎn)品。LAPS中尺度分析產(chǎn)品中最常用：三維位勢高度、溫度、相對濕度、風(fēng)、雷達(dá)反射率拼圖和云相關(guān)的物理量場，以及災(zāi)害性風(fēng)暴指數(shù)等?？杉珊惋@示多個(gè)中尺度數(shù)值模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品，如Grapes、AREM、WRF、MM5等。用戶根據(jù)本地化使用需要定制和選擇模式及其輸出產(chǎn)品。歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)、T639等預(yù)報(bào)產(chǎn)品。區(qū)域中尺度觀測網(wǎng)數(shù)據(jù)，如風(fēng)廓線、GPS水氣和邊界層數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)的發(fā)展——可顯示的產(chǎn)品第18頁/共37頁系統(tǒng)的發(fā)展——系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用2008年汛期開始系統(tǒng)逐步在我國南方暴雨野外科學(xué)試驗(yàn)（SCHeREX計(jì)劃）中使用，主要用于獲取中尺度觀測資料，試驗(yàn)和檢驗(yàn)中尺度災(zāi)害天氣的監(jiān)測、預(yù)報(bào)與預(yù)警能力。2008年汛期在中央氣象臺安裝試用，為奧運(yùn)氣象服務(wù)提供京津冀中尺度監(jiān)測、分析預(yù)報(bào)產(chǎn)品。2010年4月在上海中心預(yù)報(bào)臺安裝運(yùn)行，為上海世博氣象服務(wù)提供技術(shù)參考。2010年改進(jìn)后的MWAFS作為預(yù)報(bào)參考系統(tǒng)在廣州中心氣象臺運(yùn)行。在上述各業(yè)務(wù)單位的實(shí)際應(yīng)用取得了良好的反饋和積極的改進(jìn)意見。第19頁/共37頁系統(tǒng)的發(fā)展——下一步開發(fā)計(jì)劃系統(tǒng)架構(gòu)整合，在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建新的B/S和C/S混合模式的應(yīng)用系統(tǒng)；開發(fā)交互式預(yù)報(bào)產(chǎn)品的制作工具；改進(jìn)高密度大容量氣象數(shù)據(jù)的管理；提高產(chǎn)品生成器的處理效率；豐富氣象算法；集成中尺度分析場的物理量的診斷分析模塊；改進(jìn)客戶端數(shù)據(jù)綜合分析和顯示技術(shù)；第20頁/共37頁謝謝！第21頁/共37頁MWAFS綜合顯示與分析狀態(tài)轉(zhuǎn)換分析狀態(tài)或監(jiān)控狀態(tài)功能區(qū)放大/縮小/平移/復(fù)原/剖面、距離/多邊形…顯示選擇衛(wèi)星/雷達(dá)/預(yù)報(bào)分析/地面加密等不同類任意組合顯示、分析動(dòng)畫第22頁/共37頁快速瀏覽界面第23頁/共37頁Laps指數(shù)分析第24頁/共37頁雷達(dá)剖面分析第25頁/共37頁快速瀏覽—上海風(fēng)廓線第26頁/共37頁快速瀏覽—上海GPS第27頁/共37頁快速瀏覽—自動(dòng)站風(fēng)場+相對濕度第28頁/共37頁快速瀏覽—雷達(dá)CR+自動(dòng)站風(fēng)場第29頁/共37頁快速瀏覽—自動(dòng)雨量站24小時(shí)累計(jì)降水第30頁/共37頁第31頁/共37頁快速瀏覽—Laps實(shí)況分析第32頁/共37頁快速瀏覽—Laps+雷達(dá)CR第33頁/共37頁快速瀏覽—WRF預(yù)報(bào)第34頁/共37頁謝謝！第35頁/共37頁中尺度災(zāi)害性天氣的監(jiān)測與預(yù)報(bào)所面臨的科學(xué)技術(shù)問題暴雨引發(fā)的洪澇災(zāi)害是我國主要的氣象災(zāi)害之一，由中尺度強(qiáng)對流系統(tǒng)（空間尺度小、時(shí)間變化快）引發(fā)的中尺度災(zāi)害天氣，尤其是暴雨，是目前天氣監(jiān)測與預(yù)報(bào)系統(tǒng)很難有效監(jiān)測和正確預(yù)報(bào)的。這是因?yàn)槌?/p>