我国特大型城市气象发展趋势研究

文｜董事 杨东 陈云强 胡丹 杨军 杨泓

一、引言

随着城市建设的快速发展和城市生活水平的不断提高，城市对气象服务要求也越来越高。由于城市气象服务需求的增长，对城市气象服务提出了更高的要求。近年来物联网、大数据、人工智能等技术取得巨大进步，为智慧城市建设提供了强有力的技术支撑，同时也为城市气象服务带来了新的需求与机遇。

城市气象服务可以为市民交通出行、穿衣、旅游等日常生活提供指导，也可为城市管理提供决策参考，提高城市运行效率。同时城市气象服务也是城市防灾减灾的重要组成部分，可以为城市暴雨洪涝、城市热害、雾害、风灾、冰雨和雷击等灾害提供预警。

我国多个城市已经开展了城市智慧气象服务建设，并取得了良好效果。城市气象服务如何更好地在城市建设过程中发挥重要作用，是气象工作者的一项重要研究内容。本文从科学技术发展角度与城市建设方向特点出发，对城市气象服务建设方向及趋势进行探究。

二、城市快速发展为城市气象发展创造机遇

智慧城市建设的关键是科技的进步，网络技术与物联网技术发展为城市气象数据的收集与快速传输提供了条件，大数据与云计算技术为快速处理数据提供了支撑，人工智能技术为城市智能决策奠定了技术基础。多种技术的协同使用让城市感知、信息传导与处理、决策向智能化转变提供支撑，同时也为智慧气象发展提供了沃土。

（一）我国城市建设

“快”是当前我国城市建设最真实的反映，主要体现在城市面积、城市人口、城市面貌。当前城市建设主要问题是城市建设设计过于传统，城市建设缺乏科学的发展观指导，城市基础设施不够完善，重量不重质，表现为城市建筑的堆砌与人口的盲目增长。导致城市缺乏对城市灾害的应对能力，容易遭受城市洪涝、城市热岛效应等灾害影响。

建设生态绿色环保、智能的智慧城市是当前我国城市建设的主要方向。生态绿色环保城市要求城市规划科学合理、城市环境设施齐全、能够自我经济循环、公共交通网络畅通、具有清洁环保的能源体系、优美的居住环境、软硬兼具的技术能力。智慧城市是近几年高频词汇，也是我国城市建设的主要目标之一。智慧城市主要包含智慧感知、数据融合、入口融通、数据安全、决策智能。智慧感知是实现对城市各种数据的自动指南采集，为决策智能提供基础支撑。数据融合是打通政府数据与社会数据从而实现城市治理强大合力。入口融通是利用当前互联网良好用户规模及内容应用接入辅助更加智能化政务服务。数据安全为城市数据融合与融通提供保障，避免城市数据形成孤岛。决策智能是智慧城市的最高体现，以智慧感知数据为基础实现对城市的自我管理、自我调控的决策智能城市。

（二）成都城市建设

成都力争建设智慧韧性的安全城市，从重大安全风险防控和应急处置体系着手，呵护城市安全，做强“城市大脑”、做细“神经末梢”，构建智慧城市治理体系，推动城市管理智能便捷、灾害防治高效及时、安全防线牢固坚韧、社会环境稳定有序，实现智能感知就在身边、安全网络覆盖全域、风险隐患远离市民，让城市治理更加有序、更富活力、更可持续。

（三）特大城市气象服务的需求

精准、精细、迅速是气象服务的基本要求。随着智慧城市发展，除了精准、精细、高速外，追求更加全面、智能的气象服务，因此对城市气象服务提出了更高的要求。

智慧信息获取。丰富与高质量的气象数据是预报精准的前提。智能气象数据探测与更加丰富气象要素是必然。智慧信息获取实现常规气象数据智能化外，还应该能够从众多的信息中筛选出有用的信息，并进行分析整合，然后为公众提供自己的加工产品。

预警预报预测智能化。将传统气象分析、天气预报、当前数值预报结合当前新型技术手段，创建一套新型、智能、高分辨率精细化智能预报业务，实现气象预报的智能预报、预警。

丰富的气象服务。除了如降雨、温度等基本气象预报服务外，个性化、定制化气象服务是气象服务具有较大的市场发展空间。将智慧气象服务嵌入到智能城市服务中，满足个性化、专业化的气象服务。创建需求相应和自动配合的智能服务，能给各类用户提供较多的气象服务信息。

三、我国城市气象建设实践与计划

（一）我国城市气象建设实践

上海为加强预报预警工作，开发了“轨道交通影响预报与风险预警”系统。杭州在G20峰会期间，利用通过天气网址与手机气象APP进行信息传达。北京市气象局使用新一代信息技术在大型活动中进行气象保障。

鄂尔多斯市气象局建设气象大数据云信息平台，建立时空精细化的气象要素和灾害性天气落区格点预报业务，开发城市高影响天气精细化预报服务系统，开展城市内涝精细化预报预警业务。深圳通过使用新型技术进行气象防灾减灾治理。天津市率先在全国开启了1×1km高时空分辨率智能网格预报产品、构建无人机自动气象探测系统、城市内涝监测预警推送服务。

上海市气象局构建以用户数据为基础的精准决策预报系统。重庆通过新型技术挖掘潜藏与气候资源背后的旅游、养生、生态产业等资源。

（二）成都市气象建设实践与计划

成都市气象局在气象业务建设、防灾减灾、生态文明建设、人影等方面做了许多实践与计划。

成都新建多个X波段双偏振相控阵雷达、城市冠层气象观测站、并采用了对流层风廓线雷达、闪电定位仪、水上自动气象观测站等技术提升气象监测精密度与精准度，并预计在未来实现逐10分钟滚动更新、空间分辨率1公里、时间分辨率10分钟的未来2小时的短临定量降水预报，自动生成精细到乡（镇、街道）的预警信号客观产品。计划发展基于大数据、云计算、人工智能等信息技术，逐步实现按服务对象的个性化需求自动推送分发功能，不断提高预警信息、风险预报等发布针对性、精细度，全面提升气象预警信息、风险预报的覆盖面。

为圆满完成大运会使用了机器学习、三维风场反演、多源资料融合、神经网络等先进技术建立赛事强天气短临预报系统，并实现逐6分钟滚动更新的未来0-2小时逐10分钟1km×1km网格化精细化预报服务。实现成都全域开展空间分辨率为1km×1km时间分辨率为1小时气象要素格点预报。

四、气象融入城市建设的方向和建议

（一）发展方向

数据探测的广度与方式多样化及应用创新。数据是智慧城市运行的基础，数据的广度与深度直接决定了数据可挖掘的信息量。气象数据探测除了传统的气象监测站、气象雷达等固定监测外，可扩展动态监测手段。除传统基本气象数据外，可监测更多潜在价值数据，甚至可进行跨领域数据收集然后进行数据共享。

智能气象服务是气象事业的重要增长极。智能收集气象服务受众的行为信息并分析处理，挖掘气象服务受众的气象服务需求，拓展气象服务市场。并服务受众提供特色气象服务。

气象行政管理、体制改革创新发展。新时代需要新的思路，气象行政管理与政府管理一样，需要与时俱进，让位与科学。

多部门融合预报与防灾是必然趋势。城市气象防灾减灾是一个复杂的系统工程，单一的气象防灾对城市的防灾减灾作用有限。多部门融合防灾减灾可使城市防灾减灾工作效果最大化。

（二）措施建议

感知智能是智慧气象标志之一。运用新型科技成果对传统气象监测手段进行省级改造，创新气象监测手段，灵活探测气象数据。可充分利用城市汽车，公交站台，甚至民众手机图像结合图像识别技术等手段进行气象数据收集。实现气象探测数据种类、来源、方式的多样性和实时性。

城市气象建设应遵循因地制宜。不同地区、不同城市地形及建设水平差异化明显。发展与本地地理位置及城市建设相匹配的特色智慧气象服务，统筹利用部门和城市信息化资源搭建气象混合大数据云平台，以可视化应用需求为牵引，构建全局监测、精准分析、智能预报、靶向服务的智慧气象业务运行管理的“大脑”与“中枢”，促进气象业务管理和决策的科学化与智能化。

加强城市气象灾害应急建设多部门联动机制。面对气象灾害，气象部门只能在预报准确度与预报精细度上进行提升。只是为气象灾害来临前争取更加充分的准备，如何减少气象灾害带来的损失是一个需要多部门联合合作的系统性工程。

气象预报能够准确准时传达是决定气象防灾的关键。丰富气象预报信息传达方式与种类很有必要。除可通过电视、手机、网络、手机移动终端外，可增设室外LED屏、地铁广告牌、公交站台显示屏等公共设施，在必要条件下甚至可直接与应急管理系统相连。