天气预报背后的未来科技

沈臻懿

基于大型无人机的自身优势，使得其能够飞临台风顶部，在规避台风危险区的同时，对台风以及对流云的内部结构进行精细化扫描，从而准确获取台风的内部动力34以及物理结构等相关信息

“物联网+气象”技术

物联网（The Internet of Things，IoT）作为未来网络信息产业的中坚力量，秉持着“万物皆可联”的新理念。当这一信息浪潮与天气预报相“碰撞”后，立刻擦出了“物联网+气象”的火花。该技术在物联网的技术框架下，将气象观测、天气预报、预警信息播送、产品发布等多个端口与互联网进行信息交换和通信。在此基础上，“物联网+气象”技术便可对各类气象和非气象数据予以智能化的收集、识别、定位、存储、处理、交互和管理。无论是农业、旅游还是交通等领域所涉及的气象问题，都可以通过“物联网+气象”技术来打造物联网气象感知平台，令各类信息数据被更为优化地使用，推动天气预报及预警的智能化发展。

数千年来，“看天吃饭”往往是对农业生产领域最为形象的概括。如果在插秧播种季节能够有“及时雨”的眷顾，那就意味着一年的好收成;但倘若遇到干旱时节，则可能意味着收成锐减甚至颗粒无收。不过，今后随着“物联网+气象”技术的介入，农业生产也将从曾经的“看天吃饭”，转变为“顺天而作”。

一方面，借助“物联网+气象”技术对卫星和气象大数据进行收集、处理和分析，可为农户们提供实时的天气预报和预警等各类气象服务，帮助其提前做好相应防灾准备;农作物检测和灾害分析模板，可为农户及时了解农作物的生长情况提供第一手的长势信息。

另一方面，“物联网+气象”技术在未来的全面铺开，还可让农户们“足不出户”，即可精准掌控作物生长全流程，告别“面朝黄土背朝天”的传统农作模式。通过“物联网+气象”技术与蔬菜大棚种植的结合，农户只需要连接互联网，在家中就可以借助农业气象物联网平台，实时掌握蔬菜大棚区域的气象信息，并可按照不同农作物的生长特点，应用“物联网+气象”技术来“配置”最适合农作物生长的气象环境。

人人皆可化身“移动气象站”背后

随着传感技术的日趋发达，使得数据信息“永不掉线”的梦想指日可待。当这一版图被纳入天气预报数据信息收集领域，气象信息和个人数据便开始互为交融。简单来说，就是有人的地方，就有“移动气象站”。

目前，谷歌眼镜、智能手环、智能手表、智能运动鞋等可穿戴设备，在社会生活中已愈发普及。借助这些可穿戴设备的传感器，气象部门可以实时收集各类气象要素信息，并利用传感技術将之上传气象云平台。随着个人运动路径的变化，其驻足区域的各类气象信息，都可以作为气象信息数据的重要补充。这不仅可以有效弥补某些偏远地区气象观测点数量不足以及气象资料数据不全的情况，还可避免因气象因素的多变以及气象数据的缺失而导致的天气预报、气象服务失真。

那么，遍布大街小巷的共享单车，能否与天气预报“牵手”成功呢？答案显然是肯定的。原来，人们在骑行过程中，借助于共享单车App，即可查询到当前所处区域的实时天气预报和天气预警。同时，通过加载在骑行设备上的传感器，可将人们骑行过程中实时记录下的各类气象数据上传云平台，进而以“众包数据”的形式服务于天气预报和气象监测。

此外，雨天人们开车时，都需要开启雨刮器来保持前挡风玻璃可视范围的清晰。行走在路上时，则需要打伞来遮雨。在不远的将来，无论是车辆雨刮器，还是手持雨伞，都有可能成为“移动气象站”的重要监测利器。通过大数据技术来分析某一时间某一地点的车辆雨刮器频率，可以为当地的降雨量信息提供参考。近期，科学家还在雨伞上研制加载能将大气压力变化转换为能量的传感器。这种设备能够收集雨伞上的降水信息，并通过无线传输技术将相关信息发送到个人的智能手机上，最终以“众包数据”形式汇集至气象云平台。

上述技术在可穿戴设备和传感设备上的创新应用，将人和气象站连接在了一起。这不仅使得天气预报、气象信息与使用者有机融合，还为人们快捷、实时获取所需天气预报信息提供了便利。

大型无人机精细化扫描技术

无人机技术在各行各业中的应用，已经愈发普及。天气预报和气象探测领域中，无人机已被用来进行生态环境和气象环境的监测以及相关气象研究。不过，在前述工作中所使用的多为中小型无人机。随着无人机，尤其是大型无人机技术的不断进化，其在台风探测方面逐步显露出全新的应用前景。

目前，中小型无人机的飞行高度普遍在1万米以下，载荷量往往小于30千克。但对于大型无人机来说，其飞行高度可达1.5万米以上，载荷量为中小型无人机的10倍以上。基于大型无人机的自身优势，使得其能够飞临台风上方顶部，在规避台风危险区的同时，对台风以及对流云的内部结构进行精细化扫描，从而准确获取台风的内部动力、物理结构等相关信息。大型无人机的精细化扫描技术，可以有效补足当前天气预报和气象预警中对于台风、对流云的观测技术短板，从而使台风的路径、强度预报更为精准，并大大提升台风来袭时的防灾和减灾能力。

相较于中小型无人机，大型无人机续航能力超强，对于那些人迹罕至、偏远区域，需要长距离持续飞行的场景拍摄，显然更胜一筹。此外，大型无人机技术在高原区探测、无人区探测、海洋探测、原始森林火情监测等方面的未来应用也有着极大的优势。

数值天气预报是现代天气预报的重要基石，随着人工智能的介入，AI可以直接作为数值预报的重要技术支撑

借助“物联网+气象”技术对卫星和气象大数据进行收集、处理和分析，可为农户们提供实时的天气预报和预警等各类气象服务，并帮助其提前做好相应防灾准备。同时，农作物检测和灾害分析模板，则可为农户及时了解农作物的生长情况提供第一手的长势信息

天气预报中的AI力量挖掘

随着人工智能时代的到来，智能气象数据收集系统、智能天气预报系统、智能气象数据发布系统以及人工神经网络技术等纷纷崭露头角。

对于天气状况来说，突然到来的强降雨天气往往是最令人们头疼的一件事。前脚还阳光高照，后脚立马狂风暴雨。这种情况，在梅雨季节中甚至更为常见。那么，有没有一种新型技术，能让人们出门前及时准确掌握强降雨情况呢？针对这种短时间临近预报技术，科学家们也进行了深入探索。

数值预报是指根据大气实际情况，在一定的初值和边值条件下，通过大型计算机作数值计算，求解描写天气演变过程的流体力学和热力学的方程组，预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象的方法，是现代天气预报的重要基石。

而今，只要您穿上了“可穿戴设备”，就可以即刻化身“移动气象站”，凭借人工智能技术，为数值预报提供数据支撑。科学家们利用机器学习、云计算以及大数据挖掘等前端技术，可为您打开“对强降雨进行短时间预报”的新模式。同时，科学家们还可利用云服务平台，构建一个能够支持不特定个体更新与分享的短时间预报新平台。

目前，神经网络系统、专家系统等人工智能技术在天气预报中的应用，有着更为广泛的发展空间。无论是在天气预报的自动预测方面，还是气象新闻的自动发布方面，我们都可以看到人工智能的身影。

编辑：黄灵  yeshzhwu@foxmail.com