预报沙尘暴
综合报道
6月16日,国家林业局发布的《2002年沙尘天气及灾情评估报告》指出:与往年相比,今年沙尘暴造成的经济损失明显减少。其中一个重要的原因,就是中央气象台运用IT技术,对今年的沙尘暴进行了准确预报。
沙尘暴“如期而至”
2002年3月20日,北京遭遇了十年不遇的强沙尘暴天气。上午10点以后,北京的天空开始变成了浑浊的土红色,黄沙漫天飞舞,出现了“正午的黄昏”。能见度越来越低,很快降到了100米以内。路上的汽车不得不打开车灯,缓慢地行驶。
直到3月22日,这次沙尘暴才“尘埃落定”。这是入春以来范围和强度最大、影响最严重的沙尘天气。它给北京带来了3万吨的沙尘,相当于每一个北京人都收到了3公斤来自于远方的尘土。京城“谈沙色变”。
但是,这次沙尘暴并没有带来太大的灾难,也没有造成人员伤亡。与此形成对比的是,1993年5月4日~6日,我国北方也遭遇了强沙尘暴,那一次沙尘暴的剧烈程度和影响范围都不及今年这次,却造成了85人死亡、31人失踪,受灾农作物560万亩,死亡和丢失牲畜12万头。
今年沙尘暴造成的损失明显减少,在很大程度上应该归功于中央气象台,它对强沙尘暴的落区和时间都进行了比较准确的预报,为预防沙尘暴灾害作出了贡献。而中央气象台对沙尘暴的准确预测,又要归功于IT技术在气象工作中的全面应用。
3月16日上午,中央气象台发布了“沙尘天气公报”,并在每天两次的天气公报中进行续报。19日上午,发出“强沙尘暴警报”,并通过新华社、中央电视台、中央人民广播电台等多家新闻媒体发布了警告。这是中央气象台第一次对北京地区的沙尘暴做出准确的预报。
因此,3月20日,当沙尘暴袭来的时候,有关部门和居民已做好了准备。许多媒体也用“如期而至”来形容这场沙尘暴。
“神威”计算机和沙尘暴预报
中国一直坚持独立研制巨型计算机,事实也证明,只有坚持发展自己的巨型计算机技术,才不畏惧任何可能的封锁和限制。
气象工作中涉及了大量的数据处理,计算量相当惊人,几乎各国都将巨型计算机研制的最新成果应用在气象部门。根据对中国有封锁性质的“巴黎统筹委员会”的规定,美国等国对巨型计算机的出口限制很严。上个世纪90年代末,中国向美国购买IBM巨型计算机,就受到诸多刁难。
1993年8月,国产的银河计算机(4亿次/秒)在中国气象局安装成功,开始了中国气象部门使用国产亿次以上巨型计算机的历史。今天,国家气象局形成了以国产的曙光、银河、神威等组成的国内最大的多机型异构并行计算环境。而其中最先进的,就是“神威”计算机了。
“神威”计算机是我国独立研制的巨型计算机,于1999年8月问世,当时,江泽民主席亲自为它题名“神威”。1999年10月,神威-Ⅰ型机开始在国家气象局运行。
以前,由于受计算机性能的限制,中央气象台做全球天气预报只能分析一个样本,即使利用美国进口的700亿次计算机也只能分析8个样本,预报7天的天气。而沙尘暴预报的复杂程度比天气预报高出10倍,需要更强大的运算能力。因此,尽管沙尘暴的危害极其严重,但中央气象台一直不能准确地进行预报。
“神威”在中央气象台落户后,情况就大为改观了。“神威”计算机有384个CPU,内存总容量为48GB,峰值运行速度达到了每秒3840亿次。中国气象局国家气象中心基于“神威”计算机系统开发了集合数值天气预报系统等多个实用化大型应用软件,对沙尘天气的预报从提前2到3天提高到了提前4到5天,同时预测也更为准确,于是就出现了本文第一段描述的结果。
监控沙尘暴的“天眼”
对沙尘暴做出准确预报,还需要气象卫星的“天眼”来大显身手。
沙尘暴多形成于荒凉地区,那里气象观测站点少,监测起来比较困难,而卫星的遥感监测就可以克服这方面的困难。等距离设置的3颗地球静止轨道气象卫星,可以24小时监测全球的气象变化。只要有刮风、起沙的现象,卫星就会及时发现。
从1998年到2000年,我国共发射了5颗气象卫星,成为世界上少数拥有极轨、静止两种系列气象卫星的国家之一。并已经建成国家气象卫星资料接收处理中心以及设在北京、广州、乌鲁木齐三个气象卫星地面站的气象卫星应用系统。
气象卫星属于遥感类卫星,用多通道高分辨率扫描辐射机、红外分光计和微波辐射计等遥感器接收地面发射的光谱并形成图像信息。在接收光谱的同时,卫星上的数字化摄像机会拍下相应的地面图像,最后再由扫描辐射机把扫描到的图像拼在一起,就形成一个完整的高清晰度的气象图像。
由于卫星图像的信息量非常大,而天气变化非常快,气象信息的收集必须非常迅速。所以,气象部门需要有一个大容量、高效率、高速度的专用网络系统来传输信息。
1992年10月,国家“八五”重点建设项目“气象卫星综合应用业务系统”批准立项,这就是“9210”工程。“9210”工程在2000年初通过验收,使气象卫星通信系统的信息吞吐能力比以前提高了40倍以上,下行带宽达到了2Mbps。这使得气象卫星获取的沙尘暴遥感监测图像可以及时发回到地面,为预报提供了非常及时和准确的资料。
今年5月底,“中国沙尘暴网”(http://www.duststorm.com.cn)也正式开通了,这是我国第一个国家级的沙尘暴专业网站。在现代化监测技术和互联网技术得到广泛运用的今天,中国人将有更多的手段来了解自然,改造自然。