《中共中国气象局党组关于进一步全面深化气象改革 推进气象科技能力现代化和社会服务现代化的意见》就进一步全面深化改革、推进气象现代化建设作出战略部署,这是新征程上进一步全面深化气象改革的纲领性文件,充分体现了中国气象局党组落实习近平总书记关于气象工作重要指示精神,推动气象高质量发展的历史主动。
气象观测是气象事业的基石。国务院印发的《气象高质量发展纲要(2022—2035年)》(以下简称《纲要》)明确要求“按照相关规划统一布局,共同建设国家天气、气候及气候变化、专业气象和空间气象观测网,形成陆海空天一体化、协同高效的精密气象监测系统”。气象观测业务改革重任在肩,必须在中国气象局党组坚强领导下,坚持从全局谋划一域,以一域服务全局,准确把握形势任务发展需要,牢固树立“观测即服务”理念,在推进创新实践中彰显使命担当。
使命要求,综合气象观测体系发展形势和任务
中国式现代化的重大战略部署,对气象高质量发展提出明确要求,也明确了今后一个时期综合气象观测体系发展的使命任务。根据《纲要》总体定位,气象高质量发展始终围绕服务保障生命安全、生产发展、生活富裕、生态良好需求展开,综合气象观测体系建设要与时俱进,不断适应气象高质量发展形势任务需要,向着综合高效、智能协同的方向不断发展。
支撑防灾减灾需求迫切。在全球气候变暖大背景下,极端性、灾害性天气频发重发。气象工作落实“人民至上、生命至上”要求,关键在于发挥好气象防灾减灾第一道防线作用。当前,精密监测对预报服务快速迭代有着重要支撑作用,气象观测数据及产品在防灾减灾决策支持方面的重要作用日益显现,各级各部门对气象观测基础设施的重视和投入呈逐年上升趋势,加强行业统筹,推升智能化水平、提升实况应用已成为当前综合气象观测体系发展的迫切需求。
服务经济发展任重道远。中央经济工作会议提出,要以科技创新推动产业创新,特别是以颠覆性技术和前沿技术催生新产业、新模式、新动能,发展新质生产力。中国气象局党组贯彻落实党中央、国务院部署要求,提出要把握好、践行好“大服务观”,深度融入现代化产业体系建设。当前,新质生产力对气象服务的时效性、精准性、费效比等方面提出了更高要求,在人工智能技术的支持下,观测数据作用发挥愈发直接,从“能不能”的安全生产保障,提升到“好不好”的经济效益助力,以智慧交通为代表的无人机、无人车、无人艇,以及设施农业等领域的高新技术产业已将气象观测数据和产品资源作为生产经营基础性保障资源。
独立自主才是必由之路。习近平总书记强调,必须完整、准确、全面贯彻新发展理念。气象高质量发展要注重质量和效益的充分发挥,注重各领域业务的统筹高效,注重区域协同、流域协同、上下协同。近年来,气象观测业务发展和交流面临诸多挑战,以往借鉴学习改进的发展方式难以延续,综合观测业务发展必须从中国式现代化发展需求出发,从气象高质量发展全局出发,积极探索符合国情、社情、民情的发展路径和模式,在国际舞台“独辟蹊径”,从跟跑转为并跑,部分领域实现领跑。
远景展望,气象综合气象观测体系发展前瞻思考
推进气象科技能力现代化和社会服务现代化,在气象现代化建设背景下提出科学改革发展导向,其本质就是聚焦高价值产品服务生成和应用,在站网布局上更加科学,在业务流程上更加优化,在装备技术上更加先进,在运行管理上更加高效。未来,气象行业布局或将发生根本性转变,国家、地方、社会等资源实现一体统筹和有效治理,观测预报服务业务流程进一步优化重塑,以高价值数据以及数据服务为核心,服务效益提升为目标,辐射人员、装备、科研以及基础设施的现代化综合气象观测体系更加契合气象高质量发展的时代要求。
一是科技进步带来的技术装备以及业务流程的颠覆性变革。人工智能与数值预报相辅相成、互为补充,逐步从预报延伸到服务,地球系统数值预报模型在满足通用服务基础上,面向服务需求进一步细分领域、场景、用户,实现精细化产品输出。随着气象专业知识普及范围扩大,专业门槛进一步降低,非气象专业客户可以更便捷地利用气象观测产品提升工作效能。气象业务人员在利用数据和模型进行观测布局建设决策、做好预报服务的同时,对智能数据模型进行训练并推动观测数据产品生成和智能观测装备研发,基层业务人员在模型支持下按需提供精细化产品服务,满足不同层次的需求。
二是新阶段先进生产力旺盛需求将凸显气象观测服务属性。在数字经济与绿色发展的双轮驱动下,气象数据的深度加工与精准服务成为支撑社会生产力的关键要素,综合气象观测业务重心将转移到高价值数据生成和产品应用上,数据范围在传统陆海空天空间划分的基础上,按照服务需求拓展到能源、交通运输以及新兴产业等多个领域,在抓好规划统筹、标准统一的基础上,实现观测数据应收尽收、应融尽融,落地即完成处理,按需嵌入服务对象,依托多元数据融合和模型加工形成精准响应需求的气象产品服务,构建开放共享的气象数据服务平台,形成“观测—数据—服务—反馈”的闭环机制,提升气象数据价值转化能力。
三是综合气象观测体系协同化、智慧化与全球化发展趋势。统筹各种资源投入的气象观测设施,打破传统“垂直分割”的行业壁垒,推动与各部门在综合气象观测领域的深度协同,形成基础主干与专业分支网络融合联动的观测网络布局。专业观测网络作为地方政府基础支持资源,以及企业生产必要资源,由使用主体运营维护,气象部门利用主干网、国家基本站加强专业观测网运行质量标校计量和监督管理,主要精力从建设为主转向管理、应用、建设、研发均衡发展。依托人工智能、边缘计算、5G通信等技术,实现“智能感知—自主决策—即时服务”的智慧化升级。依托“一带一路”等国际合作平台,输出中国气象观测技术与服务,推动构建人类命运共同体。
发展思路,如何选定未来业务发展突破口
在“十三五”“十四五”期间,国家加大气象观测基础设施投入,基本做到建设、运用、拓展一体推进,“密”的问题正在逐步解决,但“精”的短板却日益凸显,如何与时俱进,与新质生产力相伴而行是当前业务发展的关键所在。面对新一轮科技革命和产业变革,我们要深刻领悟党的二十届三中全会精神,立足高价值数据产品生成的核心能力,把握好气象服务能力提升对预报观测基础支撑的需求,特别是新质生产力发展对于气象观测数据产品的迫切需求,以提升服务效能为突破口牵引综合观测业务转型发展。
一是加强观测领域规划顶层布局。气象事业是党领导下的科技型、基础性、先导性社会公益事业,气象综合观测系统是国家基础设施重要组成部分,资源统筹显得尤为重要。要推动建立政府主导、多方参与的行业气象观测统筹发展协调机制和规划布局机制,编制《国家综合气象观测体系“十五五”发展规划》,统筹推进行业气象发展,推动国家综合气象观测体系重大基础设施在布局科学优化、技术性能升级、产出效益发挥等方面高质量发展,逐步形成“综合观测协作、观测站网共用、观测数据共享”的行业气象统筹发展格局。
二是把握综合气象观测发展路径。向经济社会各领域融合、向地球系统延伸、向数字智能转变,是综合气象观测业务改革发展的目标和方向。要全面支撑低空经济发展,融入国家低空经济基础设施、低空服务保障体系、低空综合监管平台等建设,构建空地一体的低空气象监测网、数据网和服务网,在气象技术标准、装备许可、政策法规等方面下好“先手棋”。要紧跟技术装备升级换代和大规模部署应用的需求,提升观测行业标准和计量能力,建立覆盖全社会的气象行业数据质量控制体系。同时,还要加强数据版权、安全水印、技术封装等配套安全技术研发,建立对高价值产品的法律保护机制。
三是聚焦核心能力夯实业务基础。近年来,随着卫星、雷达、高空装备性能明显提升,规模扩大,巩固提升、挖潜增效将是当前和今后一个时期综合气象观测核心能力建设的关键。要不断提升多源融合、三维实况等高端观测产品的数量和质量,建立天气雷达、气象卫星、高空探测等多源协同观测机制,逐步扩大协同观测试点范围,推进建立观测预报服务互动的协同观测业务流程和平台。出台协同观测相关业务规定,完善气象探测装备计量检定和试验验证体系,扩展计量业务的检定装备范围。在此基础上,加强质量管理体系建设,印发地面、农业气象、天气雷达、空间天气等观测业务管理规定,推进各类观测业务全过程信息化管理。
四是强化观测技术装备前瞻储备。综合气象观测体系建设要站在统筹发展和安全的高度,顺应数字化、智能化、网络化发展趋势,推进成熟期的技术应用、加快成长期的技术储备、布局萌芽期的技术研发,构建更高水平自立自强的新发展格局。要建立多方参与的装备研发机制,大力开展关键技术联合攻关,确保装备研发供应链稳健运行。加快推进大数据、人工智能、量子科技等前沿技术在综合观测领域的深度应用。推进相控阵天气雷达和卫星载荷的研制,强化卫星研制、运行和应用全链条、正反向协同联动;推动新一代极轨气象卫星立项,开展新一代静止气象卫星论证;推动风云气象卫星和气象小卫星数据联合应用;推进气象卫星研制发射,强化国家气象中心、国家气候中心、中国气象局地球系统数值预报中心等应用单位参与卫星需求确定、测试、应用评估。
五是围绕服务需求布局专业观测。要针对经济社会发展各领域、各层次、各类型的气象数据产品需求布局专业观测网,提高综合气象观测体系的贡献度和参与度。加强与相关行业部门、企业和科研机构协作,引导构建综合气象观测共建共用共享的格局。如联合农业农村部完善农业气象试验站布局,提升农业气象自动化观测能力;联合国家能源局、国家电网、交通运输部、文化和旅游部等,在能源、交通运输、旅游康养等领域加大气象观测设备整合和投入力度。积极适应商业卫星发展趋势,构建商业气象卫星遥感观测技术标准体系,建立装备和数据准入退出机制,积极向国际组织、气象卫星应用部门推介高价值商业气象小卫星数据,促进商业气象小卫星与国际同行技术交流、经验分享。
六是着力打造业务发展人才支撑。推动高质量发展,人才是第一资源。观测是气象事业的基石,而人才则是观测业务的基石。要与时俱进、持之以恒地抓好观测业务人才队伍建设,抓顶层和基层两头,加强新技术新方法新装备业务培训,带动提升全业务链人员能力水平。面向一线业务和新型装备构建配套教材体系和自学平台,建设新型气象观测装备实习实训环境,完善故障维修培训个例库和自主学习平台,降低教学资源获取和自学门槛,达到“开箱即用”的水平。依托创新能力、质量、实效、贡献为导向的气象人才评价体系,发挥综合气象观测职业技能竞赛激励引导作用,发现和培养优秀气象观测业务人员和团队,加强气象观测核心领域高层次人才队伍建设。要面向高水平开放需求,建立气象行业观测领域国际合作人才库,不断提升气象观测领域的国际影响力。
找准抓手,积极稳妥地推进业务创新改革
“观测即服务”是适应气象高质量发展,深入推进气象科技能力现代化和社会服务现代化的关键举措,其核心就是围绕高价值观测数据产品生成和效益发挥,以服务效能为重点,有主有次地合理分配资源,科学确定投向投量,在技术装备、系统布局、产品应用等方面进行探索实践,努力走出一条挖掘观测潜力、体现服务需求、服务新质生产力发展的改革创新之路。
一是面向各领域需求优化观测站网布局。基于多设备多尺度协同优化理论,设计满足不同服务场景需求的固定与移动结合的观测网。拓展面向行业应用的气象观测站网规划,出台农业、风电、交通、航空、旅游、水利、海洋、低空经济等专业气象观测站网布局指南。建立观测站网滚动评估机制,定期评估与优化设计。面向重大活动保障、灾害救援、低空经济等服务场景,开展针对性观测站网布局设计与建设。综合原位观测、垂直遥感、微小型天气雷达等不同设备观测模式、观测技术优势,构建覆盖服务关键区、高风险隐患点、敏感区等的三维立体精细化观测网。构建精细化泛在感知网络,按需求升级或建设移动观测装备,不断扩大观测覆盖范围,提升观测站网覆盖度和多样性。
二是丰富拓展服务型观测技术和装备序列。面向具体服务场景需求,推动现有气象观测装备升级,发展高集成、低成本、轻小型智能观测装备。提升气象装备环境适应性,发展在机载、车载、船载、穿戴等平台集成搭载的机动观测装备。研发自动标校、自动维护、自动升级等技术方法,发展具有自动保障功能的观测装备。加强设备端数据质量控制,提升数据质量和即时服务能力。开发通用的协同观测设备调度模块,实现不同设备观测时间、观测空间、观测方式的最优化组合,提升观测数据的时空分辨率和精度,弥补单一设备观测能力的不足。建立健全不同行业、不同地区观测设备协同观测体制机制,推动装备技术革新、设计与性能优化,提高观测装备对于服务场景的适用性。
三是全面提升气象观测数据采集传输效能。优化观测设备数据采集机制。根据不同服务场景具体需求,制定数据采集标准,明确数据采集内容、格式。设计智能化数据采集策略,根据实时气象条件,在确保观测数据精度、满足服务需求的前提下,智能调整观测设备数据采集时空分辨率和观测模式,减少数据冗余。优化观测数据传输流程。优化设备端数据传输策略,推进数据即采即传,改串行传输为并行传输,实现观测数据从采集端到多用户端同步传输。优化传输链路各环节,采用先进数据压缩技术,提升数据传输的速度和稳定性。建立数据传输路径冗余机制,确保数据传输可靠性。建立健全观测数据内外网传输规范、制度,完善相关技术设施。
四是提升高价值观测数据和产品生成能力。优化完善气象观测数据质量控制业务和流程,建立协同联动的数据质量反馈和改进闭环。建立众创式的质量控制算法遴选、评估准入及激励机制。基于边缘计算节点开发面向不同服务需求的气象观测服务产品。加强云边端协同发展能力, 建立终端与云端数据中心的协同机制。探索量子通信、物联网、人工智能等技术应用,满足原始观测数据质控算法的实时处理、分析应用以及快速服务需求。强化观测实况产品加工处理算法的组件化部署应用,提升面向服务场景的数据产品收集、分析处理和存储服务的全流程快速高效支撑能力,构建面向不同服务场景的应用专题库,提升基于消息订阅的多途径气象数据产品吞吐服务能力。
五是深化拓展气象观测实况产品研发应用。构建国家级人工智能“观测即服务”模型,发展省级、台站级的人工智能观测服务推理演算轻量级智能模型,以及针对不同应用场景的分区预警和灾害性预报的轻量化服务模型。发展精细化、面向服务的气象观测三维大气实况产品,开发满足多维度应用衍生服务产品。基于数字孪生技术,打造面向用户的智能服务终端。针对极端环境条件,构建“兜底式”服务体系,通过强化观测设备部署、优化数据传输链路、建立备用通信机制等措施,确保灾害现场气象信息的实时获取与可靠分发。推进气象观测实况产品有序开放,授权认证企业进行二次开发。探索“众包观测”模式,鼓励公众参与社会化观测,推动数据共享与服务反馈的双向互动。
(作者系中国气象局综合观测司司长)
(来源中国气象报社)