8．4 天气预报业务现代化系统简介

　　天气预报作为一种实用技术，其发展离不开大气科学理论和其他相关科学技术的发展与进步。在大气观(探)测技术、数值天气预报和计算机可视化技术迅猛发展的推动下，天气预报业务正向着自动化、客观化、定量化、综合化和智能化方向发展。为此，各国相继研制开发了自动化业务预报系统。较早开发成功的综合利用雷达和卫星图像资料制作降水临近预报的自动化系统，有英国的FRONTIERS系统和加拿大的RAINSAT系统。这些系统将静止卫星的可见光和红外云图结合起来，利用外推法制作甚短期预报。综合利用天电观测资料与雷达图像，或卫星图像资料制作的对流倾向图像(convective tendency image)技术，已经应用于雷暴的甚短期预报中。瑞典的PROMIS系统是一个能综合处理、显示包括卫星、雷达、天电和自动天气观测资料的人机交互系统，该系统还利用了若干预报技术，其中包括一个特殊的数值模式。作为美国气象局90年代现代化计划中的关键系统，“先进的天气信息处理系统(AWIPS)”可以处理各种气象资料，包括由业务数值预报模式输出的各种格点资料和图形产品资料。AWIPS和PROMIS系统的设计中充分考虑到了人机交互功能的实现。

　　由中国气象局开发的“气象信息综合分析处理系统(MICAPS)”是一个与通讯、数据库配套的，支持天气预报制作的人机交互系统。其主要用途是为预报员提供一个业务预报工作平台，它集气象信息显示(包括各类常规天气图表、卫星云图、传真图、指导预报图等)、国家地理数据(诸如行政区域图、地形地貌图、湖泊河流、城市与台站资料、主要铁路和公路等)、历史气象数据(如气温、降水量极值等)、人机交互处理和气象预报服务产品加工为一体。该系统由六个应用程序组成，即系统管理模块、数据显示和预报制作模块、文本显示和编辑模块、最终预报产品生成模块、系统服务模块及数据库管理模块。以上六类功能模块构成了天气预报人机交互系统的基本环境。MICAPS系统与其他系统的关系是，通讯系统接收的气象数据进入数据库，MICAPS系统定时或实时地从数据库获取数据；经过预报员的操作，利用MICAPS系统制作出各种预报产品，发送到预报服务系统；一部分产品和对下级的指导预报回送到数据库；系统自动收集的预报管理数据则定时送到预报业务管理部门。

　　以上介绍了若干具有代表性的预报工作平台，在设计这些人机交互式的预报工作平台时，除了要考虑其运行稳定，安装调整灵活方便，用户界面友好，满足实时预报业务需要之外，一般还要求其具备以下主要功能：

　　(1)能检索、显示各种气象资料；能将诊断结果(如位涡或水汽通量散度)与常规数值天气预报分析、预报图和卫星、雷达图像进行叠加作综合分析。

　　(2)存有天气学概念模式，以备预报员调用并与实际形势作分析对比。

　　(3)便于预报员对分析结果和预报产品作必要的人工修改。

　　如上图为一个集观测和预报为一体的现代化预报系统的整体结构框图，该系统中的绝大部分已经实现了自动化，除少数几项关键性的人机交互和定性判断工作之外，系统的其他部分最终都将实现自动化。然而，自动化并不能代替人脑，即使到将来，预报员仍然将起着关键性的作用。因为实际天气，特别是强天气如雷暴等，它们的出现时间和地点是由依次递减的小尺度天气过程所支配的，由于资料条件的限制，人们对这些过程缺乏深入的了解。自动化预报，特别是那些基于数值天气预报模式的预报只能对强天气事件的发生提供一种笼统的、一般性的展望预报，难以作出令人满意的定时、定点、定量预报。正是在这一点上，预报员可以通过对最新资料(特别是卫星、雷达资料和天气实况等)的分析，了解正在发生的天气过程，利用概念模式、经验规则等气象知识，结合考虑地方性特点，在不同的预报指导产品中作出选择、判断、修改，最终作出具体的落时、落点预报。当然，上述系统中的部分人机交互和决策功能可以由人工智能技术(如专家系统)来实现。但是至少从原则上讲，天气预报技术作为“科学与艺术的混合体”，预报员的主观判断仍然是不可缺少的。