暴雨中观测数据中断，多源融合实况迅速补缺
今年夏天，极端罕见的特大暴雨冲刷京津冀大地，多地发生严重洪涝灾害。北京、河北等地区部分通信基站受损，致使自动气象站观测数据中断，无法定点、定量监测降水，给研判天气形势和暴雨动向造成严重影响。
防汛救灾，气象数据是最重要的支撑之一。尤其是位于重灾区的北京房山、门头沟等区域，实时降水数据对于“防、抢、撤”决策至关重要，一刻也不能中断。然而受强降雨和洪涝影响，房山、门头沟等地观测数据一时处于空白状态。在7月31日16时的暴雨天气加密会商中，北京市气象局向中国气象局提出援助请求。
国家气象信息中心快速响应，在会商期间就与北京市气象局取得联系，商议初步对策，并立即派出两名技术骨干前往北京市气象台会商室进行现场支援，同时组建了由15名技术人员组成的支援小组，开展远程协助工作，18时左右又加派两名技术骨干前往中央气象台会商室，建立“三点一面”的协同工作机制，全方位保障国省两级数据一致性。经分析研判，最后决定采用多源融合降水实况分析技术，由“雷达反演降水、多卫星集成反演降水、数值预报降水背景场和邻近区域降水”融合推算北京、河北等地有故障的气象站降水数据，即用格点化多源融合数据替代气象站的观测数据，以保持降水数据的连续性。
多源融合降水实况分析产品为何能扛起重任？与多年来持之以恒财政支持下的技术积累密不可分。早在2014年，中国气象局国家气象科技创新工程实施，为多源融合实况分析吹来了东风。2018年，中国气象局智能网格预报业务正式启航，气象实况分析业务建设启动，通过一系列多源数据融合实况分析技术革新、时效优化和评估检验，解决了智能网格预报缺乏实况产品的燃眉之急，打下预报业务的坚实地基，升格为气象实况业务。今年5月，第二批中国气象局重点创新团队名单公布，气象实况分析团队名列其中，实况业务在新的起点上再启航。
我国陆海空天一体化、协同高效的精密气象监测系统聚合了多种来源的观测数据——因而在部分地面观测站缺位的时候，能够通过其他来源的数据，经过科学计算后，反演出缺测区域的观测数据，填补空白。
这个原理说起来容易，做到却有很大难度。这是融合分析技术首次应用于观测数据的重建，降水极值能否精准推算出来，是一场没有前例的“大考”。且所有程序需要从零定制开发，并需以最快的速度建立起产品制作、传输、入库、服务的实时业务流程，每个环节均需设计周全，上下协同。
国家气象信息中心气象实况分析团队在中心领导和首席科学家的带领下，一边现场调度人力资源，一边分解技术难题，克服连续高强度工作的疲劳，全身心投入降水实况分析产品数据插补程序编写。两个小时后，18时15分，技术人员以手工方式补全了北京市7月31日8时至18时的故障站点逐小时雨量数据，应用于19时的决策服务。22时，他们又通过实况分析产品推算出河北省故障站点的观测数据。
到此为止，实况团队完成了对当日故障时间段历史数据的“拯救”。但是天气形势并没有好转，暴雨仍在持续，累计雨量还在增加，580毫米、615毫米、692毫米……观测数据需不断更新。他们还要完成更艰巨的任务——实现最新数据的实时更新，并向预报员和其他用户提供实时服务。
国家气象信息中心气象大数据云平台“天擎”团队立即协同开展了补缺数据入库和服务流程的建设。“天擎”技术人员分工协作，紧急完成了格式转换、数据换算、元数据核对、重复记录处理、流程监视等环节设计和实施。由于各个站点出现故障时间不一，在数据流程中，既要保障优先使用已恢复的观测数据，又要确保补缺的实况数据及时衔接，这需要一套相当复杂的流程设计开发。
8月1日2时，基于“天擎”的后台支撑，实况团队以半自动处理的形式，实现了实况数据插补和入库服务全流程逐小时更新，提供中央气象台、北京市气象局和河北省气象局使用，时效性提高至30分钟左右。8时，实况数据补缺实现全流程自动处理，时效提高至15分钟以内。实时更新的实况数据源源不断接入“天擎”，提供给中央气象台、北京市气象局、河北省气象局等一线用户，保障了各地暴雨极值和小时雨强的快速诊断确认。
“用格点资料来代替站点资料，很好地保障了一线防汛工作，堪称上下联动、左右协同的典型案例。”“气象局的数据科学、精准！”……在赢得肯定后，国家气象信息中心将接续攻关，以突破气象数据质量控制与偏差订正、多源数据融合与同化分析、人工智能技术集成应用、实况产品可视化与预报应用检验等关键技术为核心，升级构建“全球-区域-局地”一体化天气实况分析系统，坚持把实况业务发展的一张蓝图绘到底。
河北省气象局应用国家气象信息中心格点实况产品，补齐缺测时次降水数据。
来源 | 光明日报
作者 | 刘钊 陈海波
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