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特别策划丨点击2024年热点“关键词” 画像气象新质生产力 来源:中国气象报社 日期:2024年12月31日07:58

编者按:字词,勾勒年度热点,描绘社会变迁。2024年,“新质生产力”成为年度热词,背后折射出新一轮科技革命和产业革命对社会生产方式的变革和驱动。

科技是第一生产力,创新是第一动力。发展新质生产力,是气象高质量发展的新使命和新动能。2024年,气象部门持续深入推进气象科技能力现代化和社会服务现代化,着力挖掘气象大数据价值,在人工智能、金融气象等领域,加快形成气象新质生产力,助力国家新质生产力发展。

本期策划遴选一批气象新质生产力“关键词”,邀请相关气象工作者结合自身领域,谈工作进展、成效及对未来的展望等,从中感受气象高质量发展之路的铿锵步伐。

关键词 人工智能气象预报大模型

近年来,以数据驱动为主的全球中短期天气预报大模型取得突破性进展,带动算力资源、算法、信息基础设施、信息技术服务等软硬技术体系全面升级。

今年6月,中国气象局正式发布人工智能全球中短期预报系统“风清”、人工智能临近预报系统“风雷”和人工智能全球次季节-季节预测系统“风顺”,完成了基于国产全球大气再分析资料CRA-40、雷达观测资料、风云气象卫星遥感资料的训练和检验评估,有效降低了目前主流气象预报大模型对国际再分析资料的依赖度,为气象预报预测提供有力支撑。

国家气象中心联合清华大学软件学院、国家气象信息中心,依托雄安气象人工智能创新研究院,在大模型架构原创技术、大模型训练、自主数据应用等方面重点探索、寻求突破。我所在的团队对标该领域国际前沿进展,综合国内外天气预报大模型发展,研发出基于AI技术与气象物理机制深度融合的“风清”天气预报大模型。

该天气预报大模型亮点之一是具有强物理表征特性的深度学习模型结构,团队将气象物理深度融入深度学习模型设计,构建了全新的、强物理表征的模型结构,同时采用可扩展的多时效优化策略,充分延长优化预报时效,不断提升中短期预报效果;该模型可在3分钟内生成未来15天、逐6小时、25公里分辨率的全球气象预报产品,包含地面和13个气压层,共69个气象要素。

“风清”天气预报大模型在今年汛期投入业务应用,在转折性天气预报及台风、高温等高影响天气预报中,发挥有效支撑作用,如提前准确预报江淮强降水及台风路径。未来,团队将进一步推动物理数据深入融合的天气预报大模型技术研究,提升预报分辨率,不断加强对中小尺度灾害性天气过程、极端降水和雷暴大风、台风等预报能力,推动气象预报预测业务高质量发展。(作者系国家气象中心天气预报大模型重点创新团队负责人曹勇)

关键词 金融气象

金融气象是指围绕金融机构管控自身风险或针对金融机构服务农业、能源、交通运输、电力、旅游等气象敏感行业趋利避害的需求,开展表征经济实体风险敞口的金融气象指数、天气衍生品以及气象风险评估预估、气象风险管理等领域研究的新兴交叉学科。

全球变暖背景下,气象风险正成为当前全球经济社会发展面临的重大威胁,气候变化的“绿天鹅”愈加成为国际金融市场的巨大不稳定因素。面向新时代新征程经济主战场,我国正在加大力度向新质生产力要增长新动能,加快推进金融气象科技创新。

近年来,中国气象局深入贯彻落实习近平总书记关于金融工作的重要论述和关于气象工作重要指示精神,统筹布局金融气象科技攻关任务和创新体系建设,不断深化气象与金融协同发展,为推动金融高质量发展提供有力支撑。

今年,中国气象局在金融气象领域持续发力。1月,中国气象局金融气象重点创新团队成立,正式确定重大核心攻关任务目标,经过半年攻关,初步构建了高标准、精细化、多维度的中国金融气象指数体系。随后,《“气象数据要素×”三年行动实施方案(2024—2026年)》《金融气象科技创新工作方案(2024—2030年)》相继印发,进一步明晰充分发挥气象数据要素乘数效应、统筹布局金融气象科技攻关任务和创新体系建设等方面目标路径。9月,中国金融气象指数与服务平台(V1.0)正式上线发布,并稳定运行了4个月。目前该平台(V2.0)已研发完毕,搭建了金融气象精细化、专业化、多元化的服务平台,将为助力经济社会高质量发展带来更多可能。

未来,将继续完善中国金融气象指数与服务平台,将其作为气象数据及金融产品服务供给的重要载体,打造金融服务专区,加快平台海外版的研发,提升国内外用户的体验感及满意度。同时,从政策和技术两个维度推进符合我国国情的天气衍生品的研发与上市,积极推动天气衍生品市场的培育及发展,更好地满足各行业在气候变化背景下的风险管理需求。气象部门也将推进金融气象服务体系的建设,加快提升服务能力,加强多部门协作,充分发挥气象服务防灾减损、赋能增益作用。(作者系中国气象局金融气象重点创新团队首席科学家赵艳霞)

关键词 气象数据要素×

数据要素是推动数字经济发展的核心引擎,也是国家基础性战略资源。我国正全力推进数据要素市场化配置改革,在气象服务领域,数据要素从采集、交易到公共数据供给,形成并构建了多层次、多元化的数据要素市场生态体系。

今年5月,中国气象局印发《“气象数据要素×”三年行动实施方案(2024—2026年)》,持续推动气象数据开放共享与开发利用,提高资源配置效率,各地气象部门也积极探索,为更好服务防灾减灾救灾和经济社会高质量发展提供有力支撑。

围绕充分挖掘并释放气象数据要素乘数效应,重庆市气象部门紧紧围绕数字重庆“1361”整体构架(一个一体化智能化公共数据平台、三级运行和治理中心、六大应用系统、一个一体化基层智治体系),以数据流整合决策流、执行流、业务流,更新迭代数智气象“四天”系统,建立全流程一体化气象业务服务保障体系,打造多跨协同“气象+”应用场景,为超大城市现代化治理感知预警、决策处置、分析评价提供支撑。

我们努力打破部门壁垒,数智气象“四天”系统中的“天枢·智能探测系统”依托遍及重庆的卫星、雷达和3200多个气象观测站点等装备,获取气象观测数据,全市地面观测间距提升至5.4公里,雷达距地1公里高度覆盖率提升至95.7%。在此基础上,以AI技术应用为核心,我们不断加强与各行业、各部门数据、技术、算法、业务等融合,标准化研制“气象+”融合应用能力组件,建立与水文、森林防火、交通运输、航运等耦合风险预警业务,形成跨部门融入、多模型集成的“气象+”AI能力组件矩阵。如今,137种气象数据和25个服务接口嵌入数字重庆一体化智能化公共数据平台,支撑26个数字化综合应用场景开发。数智气象平台已嵌入市委、市政府值班室及26个市级部门和41个区县相关平台。

今年以来,数智气象服务多次在不同场景发挥作用。7月12日,嘉陵江洪峰过境,依托“知天·沙坪坝区防汛决策指挥系统”,防汛指挥调度时间缩减50%;夏季重庆出现持续性高温,电力负荷增加,气象与电力部门共推“气象+电力”预测机制,提供川渝气温、降水实况和未来24小时精细到电力分区的逐30分钟温度预报,有力支撑电力负荷精准研判。

未来,我们将着力提升气象大数据全栈平台数据解析、存储、查询及访问性能,构建超大城市现代化治理气象AI智能中枢,实现多样化场景综合应用,加强城市韧性和公共安全保障。(作者系重庆市气象局观测与网络处高级工程师陈鹏)

关键词 风光资源普查

绿色发展是高质量发展的底色,新质生产力本身就是绿色生产力。当前,我国正积极采取措施推动能源结构转型,准确摸清我国风电和光伏发电等新能源资源底数,对于推动实现“双碳”目标和新能源高质量发展具有重要意义。

今年6月,国家发展和改革委员会、中国气象局等6部门联合印发《关于开展风电和光伏发电资源普查试点工作的通知》,以县域为单元对河北等6省(自治区、直辖市),试点开展风电和光伏发电资源普查。在此背景下,中国气象局积极响应号召,迅速制定相关工作方案,并成立试点工作技术组和咨询专家组。

此次普查不仅重视数据收集,更强调通过创新技术和方法提升资源评估的准确性和可靠性。中国气象局公共气象服务中心作为本次资源普查工作的技术支撑单位之一,会同水电水利规划设计总院及中国气象局各直属业务单位,按照工作方案任务分工,推进各项任务。在进行资源普查之前,需要有一套科学、规范的技术指南来指导工作。于是,气象部门组织编制了8项技术指南,涵盖了风能、太阳能的观测、数据处理等多个方面。中国气象局公共气象服务中心会同各省(自治区、直辖市)气象局及发电企业,收集历史上已建测风塔、测光站实测数据,建设数据质量控制系统,对海量实测数据进行质量控制和处理,为精细化数据集研制和资源评估提供支撑。

在风能资源方面,我们利用全球大气实况分析产品作为背景场,结合三维变分融合技术,实现地面、雷达、卫星等多源数据产品融合;研发空间分辨率1公里、逐小时,垂直方向70米至300米逐10米的风能资源监测关键技术,完成风能资源监测产品及系统的设计;基于雷达、再分析等多源数据回算全国精细化风能资源数据集。

对于太阳能资源,则是基于风云四号气象卫星地面太阳辐射产品,并加入太阳辐射订正技术,基于辐射传输模式研发地形空间降尺度技术,开展太阳辐射空间降尺度和多源数据融合,提升时空分辨率和准确度。

下一步,我们将推动资源普查各项技术指南发布,完善测风测光数据质量控制系统,持续收集和处理已建测风塔等数据库,按进度推进风光资源数据集研制。(作者系中国气象局公共气象服务中心正高级工程师、资源普查试点工作技术组组长申彦波)

关键词 新一代气象超算系统

面向气象高质量发展需要,国家气象信息中心响应《气象高质量发展纲要(2022—2035 年)》、“东数西算”工程等国家一体化算力网络建设布局、算力相关政策要求,构建形成气象算力业务新格局。

根据中央广播电视总台发布的2024年度国内十大科技新闻和国际十大科技新闻,“我国新一代气象超算系统建成”入选年度国内十大科技新闻。

经过前期谋划和辛苦建设,基于气象信息化系统工程项目,我们团队圆满完成了新一代气象超算系统的建设任务。随即需要解决的问题就是,如何精细管理算力资源,更好服务各项核心业务。团队采取系统化思维,强化顶层设计,创新提出“北京主中心-西安备份中心-和林格尔超算中心”的气象算力新布局。北京主中心保障高时效业务系统和科研模式的顺畅运行;西安备份中心负责业务系统的国产化适配和异地备份;和林格尔超算中心则实现了气象超算的异地绿色备份,并支持下一代地球系统数值模式研发。我们的设计兼顾了国产替代、安全备份和绿色发展,为“东数西算”和“双碳”战略实施提供支撑。

针对预报业务的需求与挑战,我们创新服务模式,首次搭建了气象算力统一管理服务平台,推动算力管理由分散转向集约,开创多元异构算力统筹管理和融合应用新范式,通过平台优化资源分配、成本核算和效益度量,实现全链条精细化管理,调度效率提升了5倍。

展望未来,我们将继续优化算力资源管理,深化国产化应用,提升服务效能,确保气象业务安全、高效运行,同时推动绿色发展和科技创新,为预报提供更强大的算力支撑和服务支持。(作者系国家气象信息中心先进计算室高级工程师邓帅)

关键词 气候生态产品价值实现机制

建立健全生态产品价值实现机制,是生态文明建设领域全面深化改革的一项重大制度安排。气候生态产品是生态产品的一部分,是指以气候资源为基础,用于维护生态系统安全稳定、提供必要的生态服务和对人类居住环境质量产生积极影响的生态产品。

近年来,气象部门锚定“生命安全、生产发展、生活富裕、生态良好”战略定位,持续推动气候资源转化为经济、社会效益,先后将海南省、陕西省商洛市、浙江省丽水市作为气候生态产品价值实现机制试点,探索各具特色的气候生态产品价值实现路径。

今年1月,中国气象局印发指导意见明确,到2027年,全国基本建立气候生态产品价值实现机制。我们高度重视气候生态价值实现工作,通过从特色农业气象服务、气候品质评价技术服务等方面发力,为经济社会发展提供支撑。围绕特色农业气象服务,联合农业农村部建设第三批10个特色农业气象服务中心,累计共建省级特色农业气象服务中心117个;拓宽服务领域,探索开展海洋牧场、大蒜产业等气象服务;首次系统开展特色农业气象服务效益评估,气象服务满意度达94.4分,气象服务效益贡献率达10.2%。

在探索规范气候品质评价技术服务工作方面,首次创新探索开展全国四大茶区春茶气候品质评价和21个代表性名优茶气候品质评价;组织开展大豆、小麦气候品质预估,并印发《海洋牧场气象服务指南(试行)》。组织开展“中国天气”品牌赋能乡村振兴行动,触达10亿人群,多个经典案例获地方政府认可,有效助力乡村产业发展。

未来,我们将持续加强与农业农村等有关部门的合作,高位推动特色农业气象服务中心的建设;健全服务体系、拓宽服务领域,让更多科研成果由“实验室”转化到“生产线”,推进服务模式实现智能化、多元化、品牌化。(作者系中国气象局公共气象服务中心正研级高级工程师、副首席李艳)

(责任编辑:张林)