我國特大型城市氣象發展趨勢研究

文｜董事 楊東 陳云強 胡丹 楊軍 楊泓

一、引言

隨著城市建設的快速發展和城市生活水平的不斷提高，城市對氣象服務要求也越來越高。由于城市氣象服務需求的增長，對城市氣象服務提出了更高的要求。近年來物聯網、大數據、人工智能等技術取得巨大進步，為智慧城市建設提供了強有力的技術支撐，同時也為城市氣象服務帶來了新的需求與機遇。

城市氣象服務可以為市民交通出行、穿衣、旅游等日常生活提供指導，也可為城市管理提供決策參考，提高城市運行效率。同時城市氣象服務也是城市防災減災的重要組成部分，可以為城市暴雨洪澇、城市熱害、霧害、風災、冰雨和雷擊等災害提供預警。

我國多個城市已經開展了城市智慧氣象服務建設，并取得了良好效果。城市氣象服務如何更好地在城市建設過程中發揮重要作用，是氣象工作者的一項重要研究內容。本文從科學技術發展角度與城市建設方向特點出發，對城市氣象服務建設方向及趨勢進行探究。

二、城市快速發展為城市氣象發展創造機遇

智慧城市建設的關鍵是科技的進步，網絡技術與物聯網技術發展為城市氣象數據的收集與快速傳輸提供了條件，大數據與云計算技術為快速處理數據提供了支撐，人工智能技術為城市智能決策奠定了技術基礎。多種技術的協同使用讓城市感知、信息傳導與處理、決策向智能化轉變提供支撐，同時也為智慧氣象發展提供了沃土。

（一）我國城市建設

“快”是當前我國城市建設最真實的反映，主要體現在城市面積、城市人口、城市面貌。當前城市建設主要問題是城市建設設計過于傳統，城市建設缺乏科學的發展觀指導，城市基礎設施不夠完善，重量不重質，表現為城市建筑的堆砌與人口的盲目增長。導致城市缺乏對城市災害的應對能力，容易遭受城市洪澇、城市熱島效應等災害影響。

建設生態綠色環保、智能的智慧城市是當前我國城市建設的主要方向。生態綠色環保城市要求城市規劃科學合理、城市環境設施齊全、能夠自我經濟循環、公共交通網絡暢通、具有清潔環保的能源體系、優美的居住環境、軟硬兼具的技術能力。智慧城市是近幾年高頻詞匯，也是我國城市建設的主要目標之一。智慧城市主要包含智慧感知、數據融合、入口融通、數據安全、決策智能。智慧感知是實現對城市各種數據的自動指南采集，為決策智能提供基礎支撐。數據融合是打通政府數據與社會數據從而實現城市治理強大合力。入口融通是利用當前互聯網良好用戶規模及內容應用接入輔助更加智能化政務服務。數據安全為城市數據融合與融通提供保障，避免城市數據形成孤島。決策智能是智慧城市的最高體現，以智慧感知數據為基礎實現對城市的自我管理、自我調控的決策智能城市。

（二）成都城市建設

成都力爭建設智慧韌性的安全城市，從重大安全風險防控和應急處置體系著手，呵護城市安全，做強“城市大腦”、做細“神經末梢”，構建智慧城市治理體系，推動城市管理智能便捷、災害防治高效及時、安全防線牢固堅韌、社會環境穩定有序，實現智能感知就在身邊、安全網絡覆蓋全域、風險隱患遠離市民，讓城市治理更加有序、更富活力、更可持續。

（三）特大城市氣象服務的需求

精準、精細、迅速是氣象服務的基本要求。隨著智慧城市發展，除了精準、精細、高速外，追求更加全面、智能的氣象服務，因此對城市氣象服務提出了更高的要求。

智慧信息獲取。豐富與高質量的氣象數據是預報精準的前提。智能氣象數據探測與更加豐富氣象要素是必然。智慧信息獲取實現常規氣象數據智能化外，還應該能夠從眾多的信息中篩選出有用的信息，并進行分析整合，然后為公眾提供自己的加工產品。

預警預報預測智能化。將傳統氣象分析、天氣預報、當前數值預報結合當前新型技術手段，創建一套新型、智能、高分辨率精細化智能預報業務，實現氣象預報的智能預報、預警。

豐富的氣象服務。除了如降雨、溫度等基本氣象預報服務外，個性化、定制化氣象服務是氣象服務具有較大的市場發展空間。將智慧氣象服務嵌入到智能城市服務中，滿足個性化、專業化的氣象服務。創建需求相應和自動配合的智能服務，能給各類用戶提供較多的氣象服務信息。

三、我國城市氣象建設實踐與計劃

（一）我國城市氣象建設實踐

上海為加強預報預警工作，開發了“軌道交通影響預報與風險預警”系統。杭州在G20峰會期間，利用通過天氣網址與手機氣象APP進行信息傳達。北京市氣象局使用新一代信息技術在大型活動中進行氣象保障。

鄂爾多斯市氣象局建設氣象大數據云信息平臺，建立時空精細化的氣象要素和災害性天氣落區格點預報業務，開發城市高影響天氣精細化預報服務系統，開展城市內澇精細化預報預警業務。深圳通過使用新型技術進行氣象防災減災治理。天津市率先在全國開啟了1×1km高時空分辨率智能網格預報產品、構建無人機自動氣象探測系統、城市內澇監測預警推送服務。

上海市氣象局構建以用戶數據為基礎的精準決策預報系統。重慶通過新型技術挖掘潛藏與氣候資源背后的旅游、養生、生態產業等資源。

（二）成都市氣象建設實踐與計劃

成都市氣象局在氣象業務建設、防災減災、生態文明建設、人影等方面做了許多實踐與計劃。

成都新建多個X波段雙偏振相控陣雷達、城市冠層氣象觀測站、并采用了對流層風廓線雷達、閃電定位儀、水上自動氣象觀測站等技術提升氣象監測精密度與精準度，并預計在未來實現逐10分鐘滾動更新、空間分辨率1公里、時間分辨率10分鐘的未來2小時的短臨定量降水預報，自動生成精細到鄉（鎮、街道）的預警信號客觀產品。計劃發展基于大數據、云計算、人工智能等信息技術，逐步實現按服務對象的個性化需求自動推送分發功能，不斷提高預警信息、風險預報等發布針對性、精細度，全面提升氣象預警信息、風險預報的覆蓋面。

為圓滿完成大運會使用了機器學習、三維風場反演、多源資料融合、神經網絡等先進技術建立賽事強天氣短臨預報系統，并實現逐6分鐘滾動更新的未來0-2小時逐10分鐘1km×1km網格化精細化預報服務。實現成都全域開展空間分辨率為1km×1km時間分辨率為1小時氣象要素格點預報。

四、氣象融入城市建設的方向和建議

（一）發展方向

數據探測的廣度與方式多樣化及應用創新。數據是智慧城市運行的基礎，數據的廣度與深度直接決定了數據可挖掘的信息量。氣象數據探測除了傳統的氣象監測站、氣象雷達等固定監測外，可擴展動態監測手段。除傳統基本氣象數據外，可監測更多潛在價值數據，甚至可進行跨領域數據收集然后進行數據共享。

智能氣象服務是氣象事業的重要增長極。智能收集氣象服務受眾的行為信息并分析處理，挖掘氣象服務受眾的氣象服務需求，拓展氣象服務市場。并服務受眾提供特色氣象服務。

氣象行政管理、體制改革創新發展。新時代需要新的思路，氣象行政管理與政府管理一樣，需要與時俱進，讓位與科學。

多部門融合預報與防災是必然趨勢。城市氣象防災減災是一個復雜的系統工程，單一的氣象防災對城市的防災減災作用有限。多部門融合防災減災可使城市防災減災工作效果最大化。

（二）措施建議

感知智能是智慧氣象標志之一。運用新型科技成果對傳統氣象監測手段進行省級改造，創新氣象監測手段，靈活探測氣象數據。可充分利用城市汽車，公交站臺，甚至民眾手機圖像結合圖像識別技術等手段進行氣象數據收集。實現氣象探測數據種類、來源、方式的多樣性和實時性。

城市氣象建設應遵循因地制宜。不同地區、不同城市地形及建設水平差異化明顯。發展與本地地理位置及城市建設相匹配的特色智慧氣象服務，統籌利用部門和城市信息化資源搭建氣象混合大數據云平臺，以可視化應用需求為牽引，構建全局監測、精準分析、智能預報、靶向服務的智慧氣象業務運行管理的“大腦”與“中樞”，促進氣象業務管理和決策的科學化與智能化。

加強城市氣象災害應急建設多部門聯動機制。面對氣象災害，氣象部門只能在預報準確度與預報精細度上進行提升。只是為氣象災害來臨前爭取更加充分的準備，如何減少氣象災害帶來的損失是一個需要多部門聯合合作的系統性工程。

氣象預報能夠準確準時傳達是決定氣象防災的關鍵。豐富氣象預報信息傳達方式與種類很有必要。除可通過電視、手機、網絡、手機移動終端外，可增設室外LED屏、地鐵廣告牌、公交站臺顯示屏等公共設施，在必要條件下甚至可直接與應急管理系統相連。