計算機在氣象中的應(yīng)用研究

1、計算機在氣象中的應(yīng)用研究計算機在氣象中的應(yīng)用研究引言作為現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)的根底與支撐系統(tǒng)，氣象信息的交流主要包含：高級性能計算機交流，現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)存儲管理和共享效勞等，而作為衡量氣象現(xiàn)代化程度重要標(biāo)志的氣象信息交流也是氣象信息存儲管理，傳輸，資源共享和計算機處理的根底，它首先關(guān)系到氣象部門能否為廣闊用戶提供準(zhǔn)確及時的氣象信息，進而關(guān)系到各級政府乃至國民經(jīng)濟建立的順利開展，所以說氣象信息交流驅(qū)動著氣象業(yè)務(wù)交流的開展同時也制約著其他系統(tǒng)的開展。1氣象業(yè)務(wù)中使用電子計算機的歷史想要把數(shù)值氣象預(yù)報中用到的數(shù)學(xué)方程組合解開得到結(jié)果是件很困難的事。?利用數(shù)值方法做天氣預(yù)報?一書的作者英國數(shù)學(xué)家里查遜就在

2、書中講述了怎樣做數(shù)值計算。1916年至1918年間，理查遜為得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，動用了大量的人力物力嘗試進展了第一次數(shù)值預(yù)報，這次預(yù)報計算在許多人用手搖計算的方式總共進本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理行了12個月才宣告完成。而想要得到將來24小時的氣象預(yù)報換算成單人計算，需要日夜不停的算64000天整整175年。而相對于變化莫測的天氣來說，想要跟上它的速度就需要有一個64000人同時計算的宏大工廠，這樣才可以把24小時以內(nèi)的氣象預(yù)報計算出來，這其實就是人的計算跟天氣在比賽。雖然這次試驗以失敗告終，但人們從中得到了有益的啟示。而僅僅在這一著名實驗的20年之后，世界上的第一臺電子計算機便誕生了。而美國的

3、科學(xué)家第一次成功的做出了500百帕天氣形勢的36小時氣象預(yù)報，使得數(shù)值預(yù)報真正的實現(xiàn)，那年是1950年。自此，數(shù)值預(yù)報引入到實際的氣象業(yè)務(wù)中，更多的國家先后開場使用這種先進的天氣預(yù)報的方法。在這次世界上第一次成功做出數(shù)值氣象預(yù)報之后的四十多年間，數(shù)值預(yù)報不斷的得以完善，獲得了很大的進展。隨著數(shù)值解法應(yīng)用的純熟及日益準(zhǔn)確，準(zhǔn)確，對大氣相關(guān)數(shù)值描繪越來越細(xì)致，使得垂直方向可以分解到20至30層，而程度方向更是可以細(xì)到20公里。與此同時，預(yù)報也更俱準(zhǔn)確性和實效性，對將來三日之內(nèi)的重要的天氣變化過程和其相應(yīng)的劇烈氣候變化，諸如大雨，溫度下降，大風(fēng)等都可以做出較準(zhǔn)確的預(yù)報。氣象資料的傳輸，處理，形式的預(yù)

4、報計算及材料分析，還有預(yù)報結(jié)果的顯示，分發(fā)效勞等諸多環(huán)節(jié)組成了數(shù)值天氣預(yù)報。2計算機在氣象中應(yīng)用的必要性作為人類最偉大創(chuàng)造之一的計算機，伴隨其誕生的計算機網(wǎng)絡(luò)對人們的生活和社會的開展產(chǎn)生了越來越大的影響。同時計算機網(wǎng)絡(luò)不斷的將其自身完善和更新，使其功能性更加強大。所以將計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到氣象業(yè)務(wù)能使氣象部門不斷壯大，氣象信息不斷完善和更新，能更好的效勞于氣象業(yè)和社會的開展。2.1計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到氣象效勞中是順應(yīng)時代開展的趨勢社會開展離不開科技的進步，同樣氣象業(yè)務(wù)的開展也離不開社會的進步。所以氣象業(yè)務(wù)部門要開展就需要引進高科技來改革自己的效勞和管理形式同時也要注重自身建立。2.2氣象業(yè)務(wù)自身的開展

5、也離不開計算機網(wǎng)絡(luò)隨著社會的開展和生活質(zhì)量的進步，人們對氣象業(yè)務(wù)的要求也越來越高，假如氣象業(yè)務(wù)不去創(chuàng)新，只是停留在原來的根底上，那么就無法滿足這個社會的開展，所以為了氣象業(yè)務(wù)能更好的存在，只有不斷的提升和開展自己。2.3需要高科技軟件的支撐是氣象業(yè)務(wù)本身的特點決定的氣象業(yè)務(wù)需要處理大量的數(shù)據(jù)，并且要求這些數(shù)據(jù)有較高的準(zhǔn)確度和及時的信息反應(yīng)，同時這些信息的傳遞范圍要廣，而這些要求只有計算機網(wǎng)絡(luò)中的先進技術(shù)才能完成。所以，計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到氣象業(yè)務(wù)部門是非常有必要的。3計算機的使用是氣象信息交流的需求作為國家空間根底信息重要組成部門的氣象信息也是國家根底性，戰(zhàn)略性信息資源，它支撐著我國現(xiàn)代化建立進程

6、中重大國際國內(nèi)問題的決策。如：社會的可持續(xù)開展、氣候的變化和預(yù)測，天氣的預(yù)報等國家重大工程開展也都需要氣象信息的支撐。3.1氣象信息的搜集和傳輸才能需求在氣象信息的傳輸才能和搜集方面，氣象業(yè)務(wù)將來的開展特點是：計算機網(wǎng)絡(luò)支撐著全國氣象業(yè)務(wù)各個部門之間的聯(lián)絡(luò)，氣象信息對完善氣象資料網(wǎng)絡(luò)有重大影響，它包括：風(fēng)廓線控測資料、閃電定位探測資料、新一代多普勒天氣雷達(dá)資料，衛(wèi)星資料、GPS/ET觀測資料、自動站時空加密觀測資料、氣候交流觀測所需的多圈層其他資料等等，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)對這些資料的不斷研發(fā)和探究，會產(chǎn)生更多的預(yù)測，預(yù)報產(chǎn)品同時會對計算機網(wǎng)絡(luò)的要求越來越高，新一代電視天氣會商也要求計算機網(wǎng)絡(luò)的支持

7、。所以說計算機信息加工平臺既連接著外效勞的各類對象也連接著本機氣象信息加工預(yù)測交流網(wǎng)，因此計算機寬帶網(wǎng)絡(luò)支撐著氣象專用頻道的電視節(jié)目制作與傳遞。3.2氣象信息處理加工才能需求氣象信息的加工處理需求主要是指高性能計算機網(wǎng)絡(luò)在空氣質(zhì)量、水文、海洋、氣象等方面研究及應(yīng)用。隨著研究形式和研究方法的不斷改良，對這些方面的準(zhǔn)確度和時空分辨率不斷的得到進步，信息預(yù)報的時效也不斷的延長，集合作業(yè)的不斷開展和各種作業(yè)的不斷增多，對計算機網(wǎng)絡(luò)的要求越來越高，預(yù)計到2022年，在氣象業(yè)務(wù)部門，高性能計算機需求為峰值性能200Tflps200萬億次浮點運算秒以上。3.3氣象數(shù)據(jù)的存儲管理與共享需求隨著氣象觀測系統(tǒng)的不

8、斷完善和更新，產(chǎn)生了越來越多的氣象數(shù)據(jù)，而這些氣象數(shù)據(jù)推動著預(yù)報，預(yù)測才能的增強，進而產(chǎn)生更多的預(yù)報預(yù)測產(chǎn)品，氣象信息需要運用到各行各業(yè)中，而這些需求對氣象數(shù)據(jù)的存儲管理和共享又有了更高更新的要求。4國內(nèi)氣象信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀氣象行業(yè)搜集了大量的氣象信息，并對這些信息進展加工處理，分發(fā)和存檔，而這些氣象信息需要運用到氣象部門的各行各業(yè)中去。自20世紀(jì)90年代以來，靠高性能計算機網(wǎng)絡(luò)支撐的氣象信息系統(tǒng)已獲得了宏大的成功，并且形成了一套完善的氣象信息交流系統(tǒng)。4.1氣象衛(wèi)星信息氣象衛(wèi)星綜合應(yīng)用業(yè)務(wù)9210工程的應(yīng)用大大進步了國內(nèi)氣象通信傳輸才能，它建立了覆蓋全國市以上的高數(shù)據(jù)播送網(wǎng)和覆蓋全國地市級以上

9、的雙向通信網(wǎng)的ZSAT衛(wèi)星通信技術(shù)。初步建成了由自動磁帶著域和大容量磁帶限制的氣象信息的存儲系統(tǒng)，使國家主要網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立初具規(guī)模。本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理4.2氣象資料系統(tǒng)作為我國根底氣象業(yè)務(wù)的氣象資料管理業(yè)備受關(guān)注，它在對資料的搜集，加工處理，存儲效勞等方面也越來越標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)代化和標(biāo)準(zhǔn)化。越來越多的歷史資料已經(jīng)錄入到計算機中，得到有效的管理和利用，而主要的氣象資料也已經(jīng)進入了這樣的數(shù)據(jù)庫，方便了用戶的查閱和利用，這樣大量標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)就保障了氣象信息資料的完好性和準(zhǔn)確性以及平安性。4.3數(shù)據(jù)庫管理信息商用數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到國家級和省級氣象業(yè)務(wù)部門，并且形成了以數(shù)據(jù)為

10、中心的業(yè)務(wù)編程。現(xiàn)代化的信息交流和發(fā)布廣泛應(yīng)用因特網(wǎng)技術(shù)，而因特網(wǎng)技術(shù)下的專網(wǎng)政務(wù)信息系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋了大局部的省市縣，這些技術(shù)也開場被專業(yè)的技術(shù)和管理人員所利用。5氣象信息系統(tǒng)的開展趨勢信息技術(shù)，作為當(dāng)代開展最快的技術(shù)之一，它的快速開展為氣象信息系統(tǒng)開展打下了良好的技術(shù)基矗5.1通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)5.1.1地面通信國內(nèi)大局部的電信運營商已經(jīng)開場采用密集波分復(fù)用技術(shù)來創(chuàng)立新一代的信息互聯(lián)網(wǎng)，它是把光纜骨干網(wǎng)從格狀網(wǎng)變成環(huán)狀網(wǎng)，這樣環(huán)狀網(wǎng)利用新一代的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備讓一對光纖的傳輸容量到達(dá)1600Gbps。這個環(huán)狀網(wǎng)每一處所發(fā)生的故障都可以自動修復(fù)。5.1.2網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速局域城域網(wǎng)技術(shù)的開展表達(dá)在以太網(wǎng)的交

11、換和異步傳輸形式AT多層交流等方面。以太網(wǎng)又分為千兆以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)，而萬兆以太網(wǎng)的運營形式是通過單模光纖或者多模光纖以千兆以太網(wǎng)十倍的速度傳輸，這種AT技術(shù)的使用，讓用戶能更好的利用無限擴大的網(wǎng)絡(luò)，進展多層次的技術(shù)交流，也可用于千兆位網(wǎng)的交換。在互動電視盒虛擬現(xiàn)實，視頻點播系統(tǒng)，遠(yuǎn)程教育和明晰度高的視像會議上都表達(dá)了寬帶網(wǎng)絡(luò)所發(fā)揮的宏大作用。5.1.3挪動通信技術(shù)隨著科技的開展，挪動互聯(lián)時代正在以一種全新的方式到來，無線技術(shù)除了光線通信技術(shù)之外，還出現(xiàn)了備受人們關(guān)注的具有代表性的無線局域網(wǎng)LAN它是通過分組無線業(yè)務(wù)GPRS碼分多址，基于家庭射頻，等無線通信技術(shù)來完成的。根據(jù)挪動通信效勞的原那么，挪動通信網(wǎng)將為更多的領(lǐng)域效勞，同樣也為觀測系統(tǒng)資料提供了很好的通信手段。5.2高性能計算機技術(shù)微電子，體系構(gòu)造和系統(tǒng)軟件的共同進步將支撐著高性能計算機系統(tǒng)綜合性能的開展和進步。將來幾年，一方面新技術(shù)計算機有可能會出如今某些高科技的領(lǐng)域，并且機體將會在分布式內(nèi)存和共享內(nèi)存這兩個層次上得到不同程度的進步。在將來，這種新技術(shù)的計算機可以承受多種編程形式。另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的PU芯片的性能也會隨著主頻的進步和集成電路不斷完善和更新。這些系統(tǒng)軟件上的進步將會大大促進應(yīng)用軟件的開發(fā)。6總結(jié)目前我國計算機的開展現(xiàn)況還不止這樣，還將在以下幾個方面得到更好的發(fā)揮和利用。6.1運行監(jiān)控系統(tǒng)方面：信息系統(tǒng)