智慧气象是通过云计算、物联网、移动互联、大数据、智能等新技术的深入应用,依托于气象科学技术进步,使气象系统成为一个具备自我感知、判断、分析、选择、行动、创新和自适应能力的系统,让气象业务、服务、管理活动全过程都充满智慧。
郑州市建设大气网格化监管平台,整合原有监测站点并新建微观空气监测点109个,成为目前我省网格化监测空气质量点位最多的城市。
在郑州市智慧城市运行管理中心看到,通过监管平台可以实时查看污染地图、污染点位、重点污染区域以及区域环境质量排名等环境动态信息。微观空气监测点数据3秒采集一次、10分钟上传一次,我们可第一时间发现问题,及时派网格员处理,实时查看处理结果。
为打赢蓝天保卫战,郑州市将信息化建设作为科学有效进行环境监管的重要手段,在完成PM25源解析研究、摸清其污染成因的基础上,投资建设大气网格化监管平台。平台将大气监测3个国控站点、5个省控站点、27个企业污染源在线监测数据,以及重点化工企业厂界在线监测数据全部整合。另外,新建微观空气监测点109个,包括道路监测点、工业园区挥发性有机物监测点、工业园区化工监测点及市区加密监测点。
在这样大范围、高密度的监控网格上,不仅可以通过实时监测数据,精准锁定污染源头,发现扩散趋势,准确分析污染物迁移过程,还可以对数据进行审核、统计分析,形成针对污染时空变化过程的分析结果,给出相关应用结论及建议,迅速决策处置。
大气网格化监管平台试运行5个月来效果明显。目前,郑州正在对全市网格员进行相关培训,预计下半年平台正式投入使用后,将促进各级政府部门进一步落实环保责任,形成“属地管理、分级负责、全面覆盖、全社会参与”的环保大格局。
为构建气象大数据开放共享机制、开展精细化网格化的气象预报预警服务提供技术支撑;实现向各相关部门开放气象数据接口,整合、交换和共享气象信息,促进与航运、公路运输、特色农业和种养大户的信息共享和业务协作,强化气象大数据在环境保护、航运、农业生产、城市运行管理、城乡规划评估、山洪地质灾害防治、森林火险预警监测、交通与旅游安全保障、公共卫生安全管理、水陆救助等领域的作用;进一步健全城乡全覆盖的气象公共服务体系,使气象信息及时接入镇街、社区,发现气象设备出现故障以及气象灾情等气象相关突发应急状况能第一时间通过4G网络反馈给气象部门,确保气象预报预警信息和防灾减灾工作横向到边、纵向到底,进一步智慧气象社区服务平台,从而提升气象防灾减灾和公共服务能力。
金鹏信息智慧气象信息化平台
大气科学以后就待实验室了就业估计不太好
但如果能混进研究所还是很稳定
主要看个人能力了
下面是介绍
研究大气的结构、组成、物理现象、化学反应、运动规律,以及如何运用这些规律为人类服务的一门学科。地球科学的一个组成部分。研究对象主要是覆盖地球的大气圈,以及太阳系其他行星的大气。
地球大气的运动非常复杂。地球的公转和自转以及自转轴的倾斜,产生了地球的昼夜交替和四季变化以及赤道热、两极冷的规律。海陆和地貌的不均匀分布,导致地表温度呈现出非带状的不均匀分布。大气的温度、压力和密度之间有密切的关系。大气压力的不均匀会导致大气的运动,大气的运动又会引起气压场的重新调整。大气的水平辐合和辐散运动会引起大气在铅直方向上的上升和下沉运动。大气通过多种运动形式进行水平和铅直方向的物质和能量传输和转换。由于影响大气运动的自然因素和人为因素的许多不确定性,导致大气运动呈现出既有规律性又有随机性的特征。大气科学的主要分支学科有:大气探测、气候学、天气学、动力气象学、大气物理学、大气化学、人工影响天气、应用气象学等。
研究对象
覆盖整个地球的大气,质量约 53×1021克,约占地球总质量的百万分之一。由于地心引力的作用,大气质量的90%聚集在离地表15公里高度以下的大气层内,999%在48公里以内。2000公里高度以上,大气极其稀薄,逐渐向星际空间过渡,无明显上界。大气本身的可压缩性、太阳辐射、地球的形状和它的重力、地球的公转和自转、地球表面的海陆分布和地形起伏、地球的演化和地球生态系统等是造成地球大气特定组分、特定结构和特定运动状态的主要自然条件。人类活动及其对生态因素所起的作用,是影响大气组分、大气结构和大气运动的人为条件。
地球大气的组分以氮、氧、氩为主,它们占大气总体积的 9996%。其他气体含量甚微,有二氧化碳、氪、氖、氦、甲烷、氢、一氧化碳、氙、臭氧、氡、水汽等。大气中还悬浮着水滴、冰晶、尘埃、孢子、花粉等液态、固态微粒。太阳系的九大行星,都存在大气 (见行星大气)。地球大气中的氧气是人类赖以生存的物质基础,氧气的出现及其含量的变化,同地球的形成过程和生物的演化过程密切相关(见地球大气演化)。大气中的水汽来自江河、湖泊和海洋表面的蒸发,植物的散发,以及其他含水物质的蒸发。在夏季湿热处(如高温的洋面或森林),大气中水汽含量的体积比可达4%,而冬季干寒处(如极地),则低于001%。水汽随着大气温度发生相变,成云致雨,成为淡水的主要资源。水的相变和水文循环过程不仅把大气圈同水圈、岩石圈、生物圈紧密地联系在一起,而且对大气运动的能量转换和变化有重要影响(见大气环流的能量平衡和转换)。大气中的二氧化碳含量受植物的光合作用、动物的呼吸作用、含碳物质的燃烧以及海水对二氧化碳的吸收作用所影响,在工业发展、化石燃料(如煤、石油、天然气)燃量增加、森林覆盖面积减少的情况下,已观测到二氧化碳含量与年俱增。大气中本来没有或极少存在的如甲烷、一氧化二氮等气体,由于人类活动的影响,近年来它们的含量也迅速增加。这些有温室效应的气体含量的变化对大气温度的重要影响,已成为研究现代气候变化的一个前沿课题。大气中臭氧的含量很少,即使在离地表20~30公里的浓度最大处,其含量也不到这层大气的十万分之一。然而大气臭氧层能够大量吸收太阳紫外辐射中对生命有害的部分,起着对人类十分重要的保护作用。另外,大气臭氧层的存在,对平流层大气的温度也有重要作用。由于人类活动对高空光化学过程的影响会引起臭氧含量的变化,人类活动对臭氧含量影响的研究,已成为医学界和气象学界共同关注的问题。
地球大气按温度随高度的变化,由地表向上,依次分为对流层、平流层、中层和热层。对流层紧邻地表,其中温度随高度增加而降低,平均每升高1公里约减少65℃,至对流层顶温度降到极小值。对流层中的对流运动显著,是热量铅直输送的主要控制因子,云和降水主要发生在这一层。对流层顶的高度在赤道地区约18公里,中纬度地区约12公里,极地地区约8公里。平流层位于对流层之上,平流层顶离地表约50公里。平流层中的臭氧层吸收太阳紫外辐射,是使这层大气温度随高度增加而上升的主要因子。这层大气温度层结非常稳定,其中的热量垂直输送以辐射传输为主。中层位于平流层之上,中层顶离地表约85公里,层内温度随高度增加而下降。热层位于中层之上,热层顶离地表约500公里。这层大气由于吸收太阳紫外辐射,温度随高度增加而上升。热层顶以上为外逸层,那里大气已极稀薄,每立方厘米不到1019个原子(海平面处每立方厘米约1019个原子)。
地球大气按组分状况可分为匀和层和非匀和层。离地表约85公里高度以下为匀和层,层内的大气组分比例相同,平均分子量为常数。约110公里高度以上为非匀和层,层内大气组分按重力分离后,轻的在上,重的在下,平均分子量随高度增加而减小。离地表 85~110公里为匀和层到非匀和层的过渡层。
地球大气按电磁特性可分为中性层、电离层和磁层。由地表向上到 60公里高度为中性层。离地表 60公里到500~1000公里高度为电离层。离地表500~1000公里以上为磁层。电离层能反射无线电波,对电波通信极为重要。磁层是地球大气的最外层,磁层顶是太阳风动能密度和地磁场能密度相平衡的曲面。
地球大气的运动非常复杂。地球的自转和公转运动以及地球自转轴的方向产生了地球上的昼夜交替、四季变化和温度自赤道向两极递减的规律。由于海陆分布和地貌等的不均匀性,地表的温度并不完全按纬圈带分布,而呈现出非带状的不均匀分布。大气的温度、压力和密度之间有密切的关系。大气压力分布(即气压场)的不均匀会导致大气的运动,大气的运动又会引起气压场的重新调整。大气的水平辐合运动和辐散运动会引起大气在铅直方向的上升运动和下沉运动,大气的铅直运动也会影响大气的水平运动。大气通过机械运动、热运动等多种运动形式进行水平方向和铅直方向的物质和能量的传输和转换。整个大气圈通过各种机制相互紧密地联系在一起,形成了空间尺度小至几米以下、大至几千公里甚至上万公里,时间尺度短至几秒、长至数十天或更长时间的多种大气运动系统。在影响大气运动的因素中,人为的因素在变化着(如工农业生产引起大气中有温室效应的气体增加,大面积森林砍伐等),自然的因素也在变化着(如火山爆发等引起辐射能的变化,地球自转轴方向的变化等)。有些变化是有规律的,有些变化是无规则的。大气的运动也就呈现出既有规律性又有随机性的特征。
大气科学的研究对象——地球大气,无论它的组分,它的结构,还是它的运动,都存在着确定性和不确定性两个方面。这正是大气科学研究复杂性的一面。天气变化、气候异常以及大气质量变化同人类的生活和生产活动休戚相关,正确的天气预报、气候预测以及改善大气污染情况对人们具有极大的迫切性,这正是大气科学研究为人类紧迫所需的应用性的一面。这种艰巨而有意义的科学事业不断吸引着人们去探索地球大气的奥秘。
研究特点
①大气科学研究不能仅限于大气圈。大气圈中发生的各种变化,都受地球表层水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈的影响。研究大气运动的能源,大气中的物质循环、能量转换和变化过程,大气环流及天气、气候的分布和变化,都必须考虑大气圈同水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈(包括人类活动)之间的相互影响和相互作用。
②大自然是大气科学研究的实验基地。研究大气主要是以大自然为实验室,组织从局部地区到全球的大气探测网,采用多种探测手段,获取长期连续的观测资料,进行分析和综合研究。
③国际合作是推动大气科学发展的必要途径。全球大气在不停地运动着,而且是一个整体,为掌握全球大气的各种信息,必须在站网布局、观测项目、资料处理、信息传输等方面作出全球的统一规划和协调。分布在全球各地的气象站,要在相同的时间、用统一的方法进行同步观测;气象卫星、气象雷达等探测手段观测的大量资料,需要在极短时间内进行处理,传递到世界气象中心和各国的气象中心。资料的范围之大、数量之多、传递速度之快是惊人的,这是自然科学的奇观。这一切只有通过国际间的密切合作才能实现。
发展概况
大气科学是一门古老的学科。有关天气、气候知识起源于长久的生产劳动和社会生活的经验之中。早在渔猎时代和农业时代,人们就逐渐积累起有关天气、气候变化的知识。中国在公元前 2世纪见于《淮南子·天文训》和《逸周书·时训解》的二十四节气和七十二候,就是从生产和生活实践中总结出来的,它又被用来指导农事活动。后来的工农业生产活动,军事活动,航海、航空、航天活动,以及对海洋、冰川、高原、空间等考察的发展,都为大气科学不断提出新的课题,推动着大气科学的发展。
17世纪以前,人们对大气以及大气中各种现象的认识是直觉的、经验性的。17~18世纪,由于物理学和化学的发展,温度、气压、风和湿度等测量仪器的陆续发明,氮、氧等元素的相继发现,为人类定量地认识大气的组成、大气的运动等创造了条件。于是,大气科学研究开始由单纯定性的描述进入了可以定量分析的阶段。这是大气科学发展进程中的一次飞跃。1820年,在气压、温度、湿度、风等气象要素的测定和气象观测站网逐步建立的条件下,HW布兰德斯绘制了历史上第一张天气图,开创了近代天气分析和天气预报方法,为大气科学向理论研究发展开辟了途径。这是大气科学发展史上的又一次飞跃。1835年科里奥利力的概念和1857年CHD白贝罗提出的风和气压的关系,成为地球大气动力学和天气分析的基石。1920年前后,气象学家J皮耶克尼斯、H索尔贝格和THP伯杰龙等提出的锋面、气旋和气团学说,为天气分析和预报1~2天以后的天气变化奠定了理论基础。1783年,法国JAC查理制成了携带探测气象要素仪器的氢气气球。20世纪30年代无线电探空仪开始普遍使用,这就能够了解大气的铅直结构,真正三度空间的大气科学研究从此开始。根据探空资料绘制的高空天气图,发现了大气长波。1939年气象学家C-G罗斯比提出了长波动力学,并由此引出了位势涡度理论(见大气动力方程)。这不仅使有理论依据的天气预报期限延伸到3~4天,而且为后来的数值天气预报和大气环流的数值模拟开辟了道路。1946年I朗缪尔、VJ谢弗和B冯内古特的“播云”试验,探明了在过冷云中播撒固体二氧化碳或碘化银,可以使云中的过冷水滴冰晶化,增加云中的冰晶数目,促进降水,从此进入了人工影响天气的试验阶段。
大气科学在很长的发展过程中,先是以气候学、天气学、大气热力学和动力学问题以及大气中的声、光、电等物理现象为主要研究内容,传统称为气象学。随着现代科学技术在气象学中的应用,其研究范畴日益扩展。50年代以前,大气科学虽然取得了很大的进展,但因受海洋、沙漠等人烟稀少地区缺乏资料的限制以及计算上的困难,还不能摆脱定性或半定性的研究状态。50年代以后,各种新技术特别是电子计算机和气象卫星的采用,大气科学有了突飞猛进的发展,20世纪60年代以后,大气科学术语的应用日益广泛,大大扩充了传统气象学的研究内容。由于各种新技术特别是电子计算机和气象卫星的采用,大气科学有了突飞猛进的发展,主要表现在以下两个方面:
①不断采用新的探测技术,使大气科学进入了宏观越宏、微观越微的新阶段。由于采用气象卫星、气象火箭和激光、微波、红外等遥感探测手段,对大气的观测能力增强了,观测空间扩展了。气象卫星在大气层外探测大气,不仅加大了观测范围,而且极大地丰富了观测内容,如广阔洋面的温度、云的微观结构、大气辐射平衡等。气象卫星已成为现代大气科学发展的支柱之一。
②电子计算机的使用,使大气科学研究进入了定量实验研究的新阶段。大气中各类过程的相互影响,以及大气现象中的跃变形式(如飑线),都存在非常复杂的非线性问题。大型高速电子计算机的问世,为解非线性方程提供了条件。要了解几星期、几个月甚至一年以后的大气可能出现的状态,也需依靠高速计算机获取和处理全球资料,以全球模式进行天气预报和气候预测。电子计算机是现代大气科学发展的另一个支柱。
大气科学的迅猛发展正方兴未艾。随着世界气候计划及其他专项计划的执行,在常规观测系统的基础上,将更多地运用气象卫星、海洋观测卫星、多普勒雷达和各种特殊装备的飞机等多种探测手段,以及新的大气化学观测和分析方法,进行各种特殊项目的观测,如海面高度、太阳常数、云和辐射的反馈、近海面风力、土壤湿度、碳循环等。通过以上观测和计划的执行,将对气候变化和中小尺度天气系统的精细结构及其发生发展原因有更加广泛和深入的研究,研究成果将不断提高对灾害性天气预报的水平,不断预示人类活动对气候影响的可能后果,以防患于未然。如近年来由人类活动造成大气中甲烷和一氧化二氮等微量气体含量的增加而引起的大气温室效应,据估计,可能很快达大气中二氧化碳所引起的温室效应的一半。这些温室效应的总效果可能导致地球气候发生很大变化。对温室效应气体和大气污染等问题的深入研究,使得过去有一定忽略的大气化学的重要性越来越显著,大气化学将会更加迅速地发展。总之,人类生产和生活的发展,将不断提出新的问题和要求,推动大气科学新理论和新分支的发展。大气科学新的发展,必将不断提高它为生产和生活服务的能力,如提高天气和气候预报的准确率、为开发利用气象资源和制定经济政策提供更加可靠的科学依据等,其经济效益和社会效益将不可估量。
总之,人类生产和生活的发展,将不断向大气科学提出新的问题和要求,推动大气科学新理论和新分支的发展。大气科学的新发展,必将不断提高它为生产和生活服务的能力,如提高天气和气候预报的准确率,为开发利用气候资源、制定发展战略和经济政策提供更加可靠的科学依据。
学科分支
大气科学的分支学科主要有大气探测、气候学、天气学、动力气象学、大气物理学、大气化学、人工影响天气、应用气象学等。
▲大气探测是一门研究探测地球大气中各种现象的方法和手段的学科。按探测范围和探测手段划分,大气探测有地面气象观测、高空气象观测、大气遥感、气象雷达、气象卫星等次一层分支。探测手段的飞跃往往带来以往难以预计的重大发现,在大气科学的发展进程中,大气探测起了十分重要的作用。
▲气候学是一门研究气候的特征、形成和演变以及气候同人类活动相互关系的学科。研究内容主要包括气候特征、气候分类、气候区划、气候成因、气候变化、气候与人类活动的关系、气候预报和应用气候等。20世纪70年代以来,全世界发生几次气候异常,不少地区粮食产量大幅度下降,引起世人对气候的严重关注。工业生产引起大气中二氧化碳和其他有温室效应的气体(如甲烷、一氧化二氮等)含量逐年增加,若干年后它们对地球气候将发生什么影响,也是非常令人关切的问题。电子计算机的采用,促进了对气候变化物理因子和气候模拟的研究,气候预测已不再是虚无缥缈的难题,而已成为一个具有战略意义的课题了。
▲天气学是一门研究大气中各种天气现象发生发展的规律以及如何应用这些规律来制作天气预报的学科。研究内容主要包括天气现象、天气系统、天气分析和天气预报等。气候学和天气学研究的成果,不但为大气科学提供丰富的研究课题,而且还直接为国民经济服务。
▲动力气象学是一门应用物理学和流体力学定律及数学方法,研究大气运动的动力和热力过程及其相互关系的学科。研究内容主要包括大气热力学、大气动力学、大气环流、大气湍流、数值天气预报和数值模拟等。动力气象学的发展对更深刻地认识大气运动的机理、掌握天气和气候变化的规律有十分重要的作用,它是大气科学的理论基础学科。
▲大气物理学是一门研究大气的物理现象、物理过程及其演变规律的学科。研究内容主要包括云和降水物理学、大气光学、大气电学、大气声学、大气辐射学等。大气物理学也是大气科学中的理论基础学科。50年代以后,也有人把动力气象学包括在内都称为大气物理学。
▲大气化学是一门研究大气组成和大气化学过程的学科。研究内容主要包括大气微量气体及其循环、大气气溶胶、大气放射性物质和降水化学等。
▲人工影响天气,研究如何通过影响云和降水的微物理过程使某些大气现象、大气过程发生改变的技术和方法。如人工降水、人工防雹、人工消雾等。人工影响天气是人类改造自然的一个组成部分。
▲应用气象学是将气象学的原理、方法和成果应用于农业、水文、航海、航空、军事、医疗等方面,同各个专业学科相结合而形成的边缘性学科,也是充分开发利用气候资源的重要领域。
▲大气科学的各个分支学科彼此不是孤立的,如天气学和气候学与动力气象学相结合,产生了天气动力学和物理动力气候学。探测手段的不断革新和痕量化学分析技术的发展,推动了对大气的物理性质和化学性质的分析研究,促进了大气化学的发展。尤其是大气中二氧化碳和甲烷等微量气体对气候影响的日益显著,以及大气污染和酸雨问题的出现,不仅使人们更加认识到大气化学在大气科学中的重要性,而且随着研究的深入,更认识到大气化学过程和大气物理过程的相互作用,从而促进了这两个分支学科的相互结合。气象卫星探测与天气分析相结合产生了卫星气象学,气象雷达探测与云和降水物理学相结合产生了雷达气象学。大气科学学科分支又分又合的过程,反映了大气科学的不断深入发展。
▲大气科学在很长的历史发展过程中,先是以气候学、天气学、大气的热力学和动力学问题以及大气中的物理现象(如电象、光象、声象)和比较一般的化学现象等方面为主要研究内容,传统称之为“气象学”(meteor-ology,此词源于希腊文meteoros和logos,意为“上空的”和“推理”)。随着现代科学技术在气象学中的应用,其研究范畴日益扩展,因而从20世纪60年代以来,“大气科学”术语的应用日益广泛,它大大扩充了传统气象学的研究内容。近年来,由于人类越来越认识到大气圈与水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈之间相互作用和相互影响的重要性,要了解大气变化过程就不能不深入到其他圈层变化过程的研究。因此,大气科学的研究内容越来越广泛,与其他学科之间的相互渗透也越来越深入。
系统地研究地球大气的成分,结构和动力过程的科学。大气科学传统上分为气象学、气候学和高层大气物理学3个领域。气象学主要研究对流层和低平流层每日甚至每小时的天气变化。气候学是对大气层某一区域长期(1个月至数百万年)的天气状况的统计描述。高层大气物理学主要研究高层大气的物理状态及支配过程,高层大气是指低平流层以上的大气区域。参阅气候学(climatology)和气象学(meteorology)各条。
与其他学科的关系
大气科学依据物理学和化学的基本原理,运用各种技术手段和数学工具,研究大气的物理和化学特性、大气运动的各种能量及其转换过程、各种天气气候现象及其演变过程、天气以及其他某些现象的预报方法、影响某些天气过程的技术措施、大气现象各种信息的观测和获取以及传递的方法和手段等。和其他学科一样,大气科学是同许多学科相互渗透、相互借鉴的。诸如:研究大气运动,需同流体力学、热力学、数学密切合作;研究太阳辐射以及太阳扰动在大气中引起的各种机制,需同高层大气物理学、太阳物理学和空间物理学密切合作;研究水分循环、海洋和大气的相互作用,需同水文科学、海洋科学密切合作;研究地球大气的演化、地球气候的演变,需同地球化学、地质学、冰川学、海洋科学、生物学和生态学密切合作;研究大气化学、大气污染,需同化学、物理学、生物学和生态学密切合作;研究大气问题的数值模拟、数值天气预报等,需同计算数学等密切合作;研究大气探测的手段和方法,需同有关的技术科学密切合作;在大气探测、天气预报等自动化的进程中,大气科学还不断同信息理论、系统工程等科学技术领域密切合作。在相互合作和相互渗透的过程中,大气科学不断汲取其他学科的养料;大气科学特定的要求又不断为其他学科开辟新的研究前沿,不断丰富着其他1、政府主导、部门协作的人工影响天气安全生产综合监管机制基本形成。
2、人工影响天气安全统一纳入地方安全生产监管体系,国省物联网管理系统已全部联通。
3、全国固定作业站点标准化作业点比例为78%,51%的作业点安装了视频监控。
■本期观点
物联网被视为继计算机、互联网之后的第三次信息产业浪潮。在 科技 发展和 社会 需求的推动下,物联网的“寒武纪大爆发”正在来临。
当前,物联网在各行业数字化变革中的赋能作用已非常明显,气象行业也是受益者之一。物联网的发展最终将彻底改变气象行业,在物联网设备急剧增加并相互连接的条件下,获取气象数据的渠道将被前所未有地拓宽,气象观测数据的质量和精度也将得到前所未有的提升。
物联网与人工智能、云计算的发展密不可分,三者就像打开宝藏的三把钥匙一样,只有同时拧动才能开启宝藏之门。区块链为物联网穿上了一道“铠甲”,可防止气象数据被黑客篡改或窃取。
■本期嘉宾:中国气象局气象探测中心高级工程师 张明
华风气象传媒集团副总经理 陈钻
安徽省气象局人工影响天气办公室高级工程师 李建邦
在距今542亿年前,有一段时期出现了大量的较高等生物,物种多样性呈爆发式增长——这就是寒武纪生命大爆发。至于爆发的原因,一些科学家认为是因为某些生物(比如著名的三叶虫)进化出了眼睛。有了眼睛之后,这些生物开始追逐捕食其他生物。更为重要的是,眼睛作为一种传感器,能够收集大量数据,而随着数据量的增加,大脑的学习周期就会加快,从而进一步推动之后的生物进化。
物联网被视为继计算机、互联网之后的第三次信息产业浪潮,从进化的视角来看,物联网实际上就是人类 社会 进化出的“眼睛”。《商业内参》(BI Intelligence)今年发布的《2019年全球物联网发展研究报告》指出,预计到2025年全球物联网设备将超过640亿个,远高于2018年的100亿和2017年的90亿。据预测,到2035年将有超过1万亿个物联网器件能在云端保存传感器数据。
物联网的“寒武纪大爆发”正在来临。
物联网的前世今生
物联网,顾名思义,就是物物相连的互联网。说来有些不可思议,物联网这个概念的提出最初来源于一款脱销的口红。
上世纪90年代,麻省理工学院教授凯文·艾什顿在宝洁公司做品牌经理时,发现一款棕色的口红总是缺货,但实际上库存里却还有不少。于是他开始思考:如果在口红的包装中内置一种应用了无线射频识别技术(RFID)的无线通信芯片,并且有一个无线网络能随时接收芯片传来的数据,那么零售商们就可以随时知道货架上有哪些商品,并且及时补货。“物联网”这个概念由此提出,凯文·艾什顿也因此被称为“物联网之父”。
RFID是物联网的核心技术之一,并且在第二次世界大战期间就出现了最早的雏形。当时,英国军队利用无线电发射器加上雷达来识别敌军和友军的飞机。2000年后,RFID技术得到大规模应用,基于物流和供应链管理的物联网开始构建起来。“当我们需要把所有‘物’连接在一起的时候,一个重要的问题就是如何判断出谁是谁,而射频识别技术就是为了解决‘唯一性’问题,为每一个‘物’贴上一个独一无二的身份标签。”张明说。
物与物之间除了要相互识别外,还要能进行数据收集和数据交换,这就不得不提到传感器了。这个词乍听之下你可能觉得有点陌生,但事实上我们周围无处不是传感器,比如气象卫星、监控摄像头、无人机等,都可以看作是采集数据的传感器。此外,手机上也有大量的传感器,比如GPS、重力感应器、红外感应器、摄像头、环境光感受器等。从这个意义上来说,手机其实就是一个物联网集成设备。未来,内置丰富传感器的智能手机可以发挥测量仪器的作用,收集气温、大气压和大气潮汐等数据。
除了射频识别和传感器技术外,物联网还包括智能处理和嵌入式技术。根据张明对未来趋势的分析判断,正在迅猛发展的5G技术将成为物联网发展 历史 上的重大里程碑事件,让“万物互联”从根本上摆脱网络环境的制约,极大地降低物联网的建设成本,并使物联网的服务水平突飞猛进。
总之,真正的物联网是由网络连接的感应器自动捕获、分析数据,自行作出决定,需要机器具备自主学习、自主决策的能力,整个过程不再需要人的干预。
气象+物联网
中国信息通信研究院发布的《2018物联网白皮书》指出,全球物联网产业规模由2008年的500亿美元增长至2018年的1510亿美元。在连接数快速增长和梅特卡夫定律的作用下,物联网在各行业的新一轮应用已经开启,落地增速加快,物联网在各行业数字化变革中的赋能作用已非常明显。
气象行业作为大数据的应用者,较早地接受了物联网的赋能。在一些发达国家,物联网技术已被广泛应用于气象监测预警、气象预报、气象信息传输和气象服务等各个层面。例如,美国应用物联网技术,已实现全自动地面观测。2012年6月,美国国家天气局成功应用物联网技术研发了无线紧急预警系统。该系统可根据恶劣天气经过的路径确定受影响区域,以此搜寻该区域内所有手机发出的信号,自动匹配发送人群,既提高了预警准确性,又避免了信息扰民。日本气象厅于2007年就建成了基于物联网的地震感知预警系统。
韩国气象厅采用RFID技术来监测天气变化,通过布设无线感应器,建立自动天气系统,实现对温度、气压、湿度、风、沉淀物、降雪、可视性、云层、地表地下温度等要素的实时监测和天气系统的追踪,有效提高了气象服务能力和保障水平。
“在国内,物联网技术已应用到气象信息监测、气象信息发布服务和专业气象服务等领域,并初步开发了部分应用系统和产品。”李建邦说。
物联网将手机、车辆甚至雨伞等物件的潜力完全释放了出来,使其一一成为获取天气数据的手段。各种各样的传感器很快就将遍布各个角落,这意味着天气数据将无处不在。“物联网的发展最终将彻底改变气象行业。”张明说,在物联网设备急剧增加并相互连接的条件下,获取气象数据的渠道将被前所未有地拓宽,气象观测数据的质量和精度也将得到前所未有的提升。
物联网与人工智能、云计算、区块链
不管一个人的能力有多强,他都只能观察到事物的某些切面,并且其观察范围主要限于人体感官所能达到的区域。要想获得宏观视角甚至“上帝视角”,我们就需要不断拓展自身的感知能力,让“触角”不断延伸。物联网最大的作用之一就是让人类 社会 拥有了“上帝视角”,极大地拓展了人类的感知能力,开辟了信息采集的新维度。
如果说物联网是人类 社会 进化出的“眼睛”,那么人工智能就是“大脑”。气象数据当前总量大约为23PB,仅每天产生的数据量就达几十个TB。事实上,这样体量的数据已经让气象工作者疲于应对,很多数据的价值根本没时间去挖掘。试想一下,当物联网设备的数量达到千万级甚至亿级时,其产生的数据量将庞大得让人难以想象,之前的数据量根本无法与之同日而语。这时,运用人工智能来处理传感器数据几乎就成为唯一选择。此外,如此海量的数据如果全部部署到业务端或本地,那么所花代价将随搬迁数据体量的倍增而呈几何倍数增长,原本已因系统过多而不堪重负的业务单位将雪上加霜。云计算可以将业务系统所需要的一切资源部署在云端,而人工智能就可以直接在“云”上处理海量气象数据。
更为重要的是,在海量气象数据的“喂养”下,人工智能成长的速度也将惊人的快。届时,“超级人工智能”或许就将出现,这种技术就会变成超级智力。最终,机器的智力会超过人类的集体智力。
“物联网与人工智能、云计算的发展是密不可分的,三者就像打开气象宝藏的三把钥匙一样,只有同时拧动才能开启宝藏之门。单纯把物物相连的意义非常有限,只有让这种连接变得智能才能将物联网的潜能完全释放出来。”张明说。
然而,物联网当前面临的最大问题之一就是信息安全问题,一旦被黑客或病毒侵入,后果将不堪设想。好在,具有高透明、可追溯和防篡改特性的区块链为这个问题提供了很好的解决方案。气象数据一旦上链,上链的时间和内容均是公开透明的,且一旦上链便难以篡改,上链的内容也将逐步具有法律效力,因此可溯源追责,这就为不同机构进行数据交换和共享提供了信任基础,用技术解决了信任和安全问题。
“物联网和区块链技术结合会产生区块链物联网,而区块链物联网可以大幅降低安全风险。”陈钻说,更为重要的是,区块链作为一种交易处理工具对物联网而言是革命性的创新,许多人机交互会被机器间基于规则的交互取代。此外,成功的物联网解决方案必然有强大的价值主张,物联网中的每一个设备都可以充当独立的商业主体,以极低的交易成本与其他设备共享能力和资源。可以想象通过基于区块链的智能合约和智能账本等技术,我们可以使得每部气象物联网中的观测设备都转变为拥有者和用户之间的交易点和经济价值创造点。物联网和区块链技术结合所促成的一系列变革将使得物理世界像数字世界一样流动、个性化和高效。
1、南京信息工程大学硕士研究生招生,省(部)级重点学科招生专业只有大气物理学与大气环境,包括5个研究方向:01云雾降水物理与人工影响天气
02 大气环境与大气化学
03 大气成分与气候变化
04 大气边界层物理
05大气遥感理论及应用
2、初试科目为:
① 101思想政治理论
② 201英语一
③ 601数学(理)
④ 805天气学与天气分析或806大气物理学。
我局深入学习贯彻党的十八大和十八届三中四中全会精神,认真贯彻省市气象局和XX市委市政府的工作部署,围绕气象现代化建设,强化气象服务,深化县级气象综合改革,切实转变工作作风,务实创新狠抓落实。现将有关情况报告如下:
一、深入推进气象现代化建设
(一)
1、按照“十二五重点工程”项目的六个分项工程,稳步推进气象灾害监测预警、气象为农服务体系建设、“一流”气象台站基础建设等工程的组织实施。主动向当地政府汇报气象现代化建设成效,落实了 “十二五重点项目”地方配套全部经费。
2监测评价气象现代化进程。按照省市气象局和统计局联合开展气象现代化指标进程监测评价的文件要求,和XX市统计局一起,开展气象现代化进程监测。结果表明,江阴在气象工作纳入地方绩效考核和地方财政保障方面,达到了气象现代化工作目标。在科研成果转化和对业务科技支撑上,尚有不足。
3项目带动气象现代化建设。新建视频会议系统一套,安装交互式电子白板一套,提高了预报员业务培训和农村信息员培训硬件装备水平。完成业务大楼安全监控设计、招标、安装。“大气环境气象监测项目”列入地方政府项目库。
(二)提升气象业务现代化综合能力与水平
1着力增强综合观测能力,探索装备保障社会化。新改建4个中尺度自动站。在全市新建4个大气电场仪。在新桥镇选择了一名气象信息员,承担自动站设备日常维护。组织成立XX市气象志愿者团队,开展灾害性天气辅助观测。完成国家观测场草坪整理修补工作。新建水泥场地、黑色路面、自由大气、草地等4类特种温度观测方式。
2着力增强预测预报能力。按照省市气象局部署,实施现代天气预报业务流程,气象业务一体化平台投入业务应用。加强新进预报员学习培训,提高综合业务工作能力。
3着力增强公共服务能力。拓展直通式为农气象服务新渠道,增加服务产品。新建直通式气象为农服务qq群。 “江阴气象”官方微博、微信在腾迅和新浪上线。
召开新闻发布会,利用公共媒体传播气象防灾减灾信息。7月17日,气象灾害防御领导小组召开出梅新闻发布会,领导小组成员单位,市政府应急办、公安、民政、国土、建设、水利、农林、卫生、环保、安监、城管、港口、园林、公用、供电、海事等19个部门和单位负责人参加。气象台介绍了今年的梅雨情况,各部门汇报了他们职责范围内气象防灾减灾工作和采取的措施。
(三)提高科技创新和人才支撑保障能力
作为合作单位,参与XX市气象局“科技创新团队”建设,提升大气污染气象条件研究和服务能力。发表核心刊物文章一篇。承担“XX市气象物联网示范应用工程”中的'部分项目,将投资建设城市生态气象综合观测站、气溶胶激光气象雷达、激光雨滴谱仪。新申报XX市科研项目三项。新进研究生一名,提高了气象业务能力。
二、认真做好汛期、“三农”等气象服务
(一)切实加强关键时段气象服务
高质量完成防汛、春运、护林防火、中高考、大气污染信息发布等各阶段的气象服务工作。抓住每一次天气过程,在暴雪、连阴雨、大雾等灾害到来时,通过多种渠道,发布预报预警信息和预防建议。全年制作发布天气公报和各类服务材料125期。气象服务领域,除了防汛以外,扩展到护林防火、春运、长江捕捞、节能保供、海事救援、安全监督、农业种养殖、110治安管理、交巡警道路管理、教育系统、卫生系统、节假日出行、社会重大活动等。目前,全市免费手机短信预警覆盖群,人数已经达到5000多。
(二) 强化“三农”气象服务
按照中国局气减函〔2014〕25号《关于组织做好2014年“三农”服务专项工作的通知》,认真开展农村气象灾害防御体系建设。组织需求调研,完成为农服务调研报告。更新了农村气象信息员、镇协理员信息,完善了乡镇防灾减灾分管负责人。在县市级气象灾害应急预案的基础上,制定了全部乡镇的应急预案。修订镇街绩效考核指标,并开展半年度、年度考核。应年度绩效考核要求,组织镇街科普和防灾减灾培训,并于3月和7月8月9月五次开展了农村气象信息员培训。总结报送面向新型农业经营主体开展直通式气象服务情况、统计表;开展了面向农民合作社、种植养殖大户的“直通式”气象服务,开通直通式服务qq群、微信、微博。开展气象服务效益调查。开展信息员/志愿者辅助观测。接待南信大长望班社会实践、社区夏令营、小主人报、学校科普教育等20批次。新桥社区防灾减灾科普馆正按照规范流程招标,将于近期开标。
(三)积极开展环境气象服务
在市政府组织下,签署了《XX市2014年度生态文明建设目标任务书》,承担大气污染预警及信息发布、完善预警应急工作方案、为生态文明建设提供气象保障等三项工作任务。与XX市环保局签署了大气污染气象条件研究和资料共享合作协议。一、建立大气环境监测和信息共享机制;二、建立大气环境污染预报预警联合会商和服务产品联合发布机制;三、建立重大大气环境污染事件联合调查和评估机制;四、建立科研开发和业务交流、培训合作机制;五、建立双方联络和协调机制。协议的签署,有效实现了资源共享、整合了部门优势。
三、加强科学管理和党建工作
(一)参与地方政府行政管理
气象局承担政府职能的领导小组:气象灾害防御领导小组办公室,人工影响天气领导小组,气象灾害应急预案指挥部办公室,防雷减灾办公室。
气象局作为成员单位,参与地方领导小组。主要有:危化品安全生产攻坚工作领导小组,XX市主体功能区规划工作领导小组,全民科学素质工作领导小组,反恐怖工作领导小组,市秸秆综合利用和禁止秸秆露天焚烧领导小组等。
参与XX市政府一系列文件和应急预案的修订、讨论、发布工作。主要包括:《XX市大气污染防治行动计划实施细则》、《XX市突发地质灾害应急预案》、《XX市重污染天气应急预案》、《XX市突发危险化学品安全生产事故应急救援预案》、《XX市突发工矿企业安全生产事故应急预案》、《XX市冰雪灾害应急预案》、《XX市突发供水事故应急预案》等。
(二)加强气象社会管理
完善气象灾害防御体系建设。稳定发展传统媒体、新兴网络、行业社会自有渠道转播等三大类气象信息发布渠道。修订气象灾害应急预案,完善气象灾害防御规划,开展基层气象灾害应急准备认证,更新灾害防御组织人员网络,开展市级、镇街、村社区等多层次科普宣传和防灾减灾教育。
气象工作再次纳入市委市政府对镇(街)的年度绩效考核体系(澄委办〔2014〕28号);与民政局联合开展基层社区(村)气象灾害应急准备认证,认证合格单位已达12个。
落实气象灾害应急预案,及时发布灾害性天气预警,为市政府发文组织防御提供了第一手信息。
落实探测环境保护条例,加强周边建筑物高度设计审核、环境管理。严格执行《气象设施和气象探测环境保护条例》,对观测场周边建筑物,从立项设计阶段就参与高度控制,积极与地方政府领导和部门沟通,争取支持和理解,保持观测环境评分稳定不降低(896分)。及时修剪清理气象大院内外植物和堆放物。
与地方港口、安监、公用事业等部门联合开展防雷防静电、汛期时段、燃气行业等各类安全检查。防雷中心对燃气行业500多家充气加气站的安全检测,正在洽谈过程中。
围绕世界气象日、安全生产月、防灾减灾日、科普宣传周的主题,组织开展社区防灾减灾讲座、参与广场宣传。
(三)落实行政审批制度改革
按照职权法定原则、简政放权原则、便民高效原则、公开透明原则,梳理出行政许可事项4项,相关联行政服务两项,承接行政许可和相关联行政服务2项。在市政府的组织协调下,调整了行政审批流程和服务方式,实现行政技术分离,一票制收费。梳理审核《行政事业性收费清单》、《涉企经营性收费清单》
(四)深化气象改革工作
认真学习领会贯彻落实党的十八届三中四中全会、省委十二届六次全会精神及中国气象局党组关于全面深化气象改革的意见,按照苏气发〔2013〕90号文要求,认真组织实施《XX市气象局机构编制调整方案》,调整了内设机构和直属业务单位,明确了工作职责。按照政事分离原则,调整了下属事业单位法人和财务流程。按照规范流程新录用2名编外人员。
(五)内部管理和离退休管理
落实离退休职工的政治、生活待遇。尊重离退休职工,每年通报气象发展成就,听取他们的意见和建议。帮他们订阅报纸、刊物,方便他们了解党和国家法规政策。按时发放离退休金,及时按照有关政策调整数额,认真组织年度体检,在生病住院、高温、年节组织看望。
充分利用社会资源,做精做细内部管理,保安、卫生、食堂、水电、绿化、设备维护均采用外包形式,提高了内部管理的专业水平和科学化水平。
开展摄影活动、歌唱比赛、三农采摘活动,提高职工集体意识,和谐团队关系。
(六)扎实开展群众路线教育实践活动,深化党建创建和反腐败工作
按照省市局部署,扎实开展第二批党的群众路线教育实践活动。召开了教育实践活动动员大会,和总结大会。按照“XX市气象局群众路线教育实践活动实施方案”,先后开展“学习教育活动、听取意见”、“查摆问题、开展批评”、“整改落实、建章立制”三个环节的活动,组织学习活动12次,召开座谈会4次,开展谈心21次,梳理出“四风”方面问题31 条,上级督导组反馈意见9条,组织专题会议讨论2次。组织专题民主生活会1次。
在机关党工委的领导下,扎实开展“基层组织建设深化年”和“作风建设深化年”活动,坚持服务中心、建设队伍,拓宽思路、创新手段,用好资源、培育品牌,不断提高机关党建工作的科学化水平。严格考察流程,完成一名入党积极分子的考察和材料上报工作。
回顾今年工作,存在如下问题:
1、气象现代化进程的力度、广度需要进一步加强。
2、防雷图审和验收费进入地方财政专户,但离综合预算进入地方财政体系还有距离。
3、党风廉政建设有待进一步加强。
四、工作计划
1、做好汛期、秋收秋种、冬季灾害性天气预报服务工作;
2、进一步完善市、镇、村(社)防灾减灾体系,促进公共气象服务均等化,加强气象社会管理;
3、在环境空气质量气象条件监测和服务方面有进展。
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