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“风云地球亚运版”:打造兼具“颜值”与科技感的卫星应用平台 来源:中国气象报社 日期:2023年10月10日08:09

10月8日,杭州亚运会闭幕式在“大莲花”圆满举行。服务保障亚运会顺利举办的诸多亮眼气象科技产品中,叠加了数值预报模式、雷达回波图等资料的卫星云图让人印象深刻,“它能清晰地看到云的演变过程,特别是对流云团的初生、发展、变化,以及弧状云线移动、对流激发,一目了然。”亚运气象台首席预报员沈杭锋告诉记者。

这张叠加了雷达、地面等资料的卫星云图来自“风云地球亚运版”平台,由国家卫星气象中心组织,联合浙江省气象台共同研发,分为卫星云图、对流、台风、风云三号G星(降水星)应用等模块。“系统页面简洁流畅、分类清晰、集成度高,符合预报员使用习惯,既美观又兼具科学性,可谓‘颜值高、功能强、科技足’。”浙江省气象台工程师严睿恺说。

融合

“该平台按照亚运服务保障需求设计和搭建,最大的特点是融合,体现为多资料融合、多信息融合、多产品融合三种方式的融合。”国家卫星气象中心首席专家王新说。

首先是多资料融合,体现在卫星与雷达、探空、地面等观测及数值预报产品的融合。预报员看到所有观测的资料都是实况产品,但预报需要0~3小时、24小时甚至10天等不同时效的产品,这就需要看云图进行外推。因此,仅有卫星云图还不够,还需要在数值预报模式中融合雷达、探空、地面等资料,帮助预报员精准把握整个系统的变化。

其次是多信息融合,按照天气类型融合,最大程度把所有相关信息整合到一张图中,帮助预报员“一键式”获取该类天气预报所需全部产品。以对流天气监测为例,只要打开“对流”模块,系统列出基于卫星对流监测预警的各类产品,从不同侧面反映对流的特征,供预报员参考使用。

再次是多产品融合,无论是极轨还是静止气象卫星,所有产品不标注星型、星号,而是按照预报需求进行融合,相当于将所有材料做成一盘符合预报需要的“菜品”,而不是像之前的版本只提供素材,让预报员自己去调制“口味”。

无论采用何种融合方式,平台供给的都不是产品堆积、图像和图层简单叠加,而是确保叠而不遮、系统快速响应不卡顿,这对系统框架搭建、内部逻辑设计提出高要求。“如何实现简洁明了的‘一站式’融合,这是团队琢磨得最多、实践得最多的。此外,还要考虑存储能力与高分辨率之间的兼容,在不降低产品分辨率的同时做到系统流畅。”王新说,一个卫星产品往往就几十兆甚至上百兆,如果用降低分辨率来提速,那么融合的意义也不复存在。

创新

今年4月,我国发射了首颗低倾角轨道降水测量卫星——风云三号G星(降水星),目前处于在轨测试阶段。

“ ‘风云地球亚运版’是首个集成了基于风云三号G星轨道预报的测试数据实时应用的业务平台,其轨道预报可提前10天预测卫星轨道过境时间、扫描区域范围,此次我们为亚运会设置了相互嵌套的大小网格关键区,以快速聚焦到保障核心区域。”王新介绍。

风云三号G星绕着地球南北纬40度倾斜轨道运行,每天两次过境浙江,但具体时间点和扫描范围却没有规律可循。对此,研发团队需要首先预估其扫描浙江境内的时间点,作出轨道预报,帮助预报员精准获取降水星数据产品。

此外,由于亚运会场馆分布在杭州、宁波等6个城市,大网格区覆盖全省及周边区域,如海上赛区、附近海域覆盖;小网格区则以杭州奥体中心即“大莲花”为核心,保障大部分陆地赛场的精密监测。

例如,在选择具体的时间和网格区域后,系统会自动列出风云三号G星过境轨道覆盖区域,预报员即可根据预计扫描起始时间、位置来勾勒扫描的轮廓,并标记大小网格区里的重点区域轨道,以加深调亮的形式显示出来。“这就非常直观,我们可以选取这一时间段和区域的数据进行处理,产品获取时效大大提高。”严睿恺说。

不仅如此,“风云地球亚运版”还首次实现了结合轨道预报的三维垂直结构应用,即从卫星云图中找出一些关键点做垂直剖面,“解剖”云的三维结构。预报员只需要在轨道上拉一条线,系统将自动显示该点的垂直剖面,“可以理解为一个水桶,从垂直剖面可以看到桶中水量,进而分析它下雨的概率、雨的量级等,以获取更丰富、细节的信息。”王新进一步解释道。

应用

在风云四号B星业务应用的基础上,“风云地球亚运版”的快速扫描功能还支持定制化下载,即预报员可以根据需求在指定位置、选定时间,一键下载所需要的云图产品,首次实现风云四号B星的快速扫描定制化、快捷应用。

原本15分钟一张全圆盘卫星云图实现了1分钟获取1张,为预报员提供了更加丰富的资料。7月15日,亚运气象中心组织开幕式气象保障服务综合演练。“快扫功能启动后,可明显看到杭州西边对流泡发展起来,从初生到升起到爆开,整个过程的演变以及影响区域、移动方向非常清晰。”严睿恺介绍。

实际上,“风云地球亚运版”已经在台风“杜苏芮”“卡努”影响浙江期间获得较好应用。台风云系、风雨影响、副热带高压识别等大尺度环境场分析支撑产品均按照预报员分析天气系统的习惯和天气系统的特点一一显示。

如此精细的考量,其底层逻辑是紧贴亚运需求和预报习惯。以强对流为例,预报员习惯先看对流实况、形势场、再阐述预报理由,因此,打开对流板块,与对流相关的垂直廓线、层结等信息以及支撑预报的依据都在这里,所有材料还可直接用于会商材料制作。

亚运会已经闭幕,“风云地球亚运版”在开幕式,各项赛事气象服务保障以及闭幕式气象服务保障得到检验。“下一步,亚残运会即将启幕,以赛事保障以及气象防灾减灾,重大活动气象服务保障为契机,卫星中心和省气象台还将不断完善功能,边应用、边反馈、共改进、共开发,不断提高气象卫星技术研发和应用水平。”王新说。

(作者:简菊芳 陈懿妮 责任编辑:张林)



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