中尺度灾害天气监测与预报产品综合显示系统的发展20110223.ppt

中国气象科学研究院 高梅 张文华 倪允琪 201-02-23,中尺度灾害天气分析与预测系统 综合显示平台的发展,中国气象科学研究院及各专业所2010年度学术年会,内容提要,系统概述 系统的发展 系统应用 下一步开发计划,研制目的 中尺度灾害天气分析预报系统（Meso-Weather Analysis and Forecasting System，简称MWAFS）是专门针对中尺度天气系统研制的，以中尺度强对流系统的结构、形成与发展机理的相关科研成果为技术基础，综合应用计算机网络、地理信息系统、数据库以及气象专业分析模型等信息处理技术，集成了高时空分辨的中尺度监测、分析、预报以及定量遥感产品建立的一个能快速、有效地监测、分析与预测中尺度灾害天气的应用平台。 其目的就是整合现有资源，充分利用已有国家重大项目的研究成果，在同一平台上实现中尺度灾害天气的监测与预报的互动，以提高对中尺度灾害天气的预报与预警能力。,系统概述,MWAFS的功能 用于探索如何发展中尺度灾害天气监测、预报与预警技术，建立新型的中尺度预报业务，提高对中尺度灾害天气的监测与预报能力。 也是探索如何获取能提高中尺度灾害天气预报的、高质量的中尺度观测资料的综合应用试验平台。 还是研究成果应用转化的中试平台。 它是一个探索性、试验性的研究型业务平台。 MWAFS组成 数据支撑子系统；中尺度产品生成子系统；综合分析显示子系统。,系统概述（续）,系统概述（续）,2007年系统初步开发完成，并在中国南方暴雨外场试验（ SCHeREX ）的四个外场试验基地广东、上海、湖北和安徽试应用。（第一版） 2008-2010年系统进一步开发完善（第二版） 系统技术架构：在C/S基础上，开发了B/S架构应用。 数据处理：发展了多线程实时处理、监控和数据传输。 Web服务器：新增Web服务器，提供快速的基于浏览器的数据访问和显示。 数据库服务器：管理业务数据和各类运行参数等。 显示产品：新增了多种显示产品。 数据接口：丰富了数据接口。 显示功能：新增、优化和完善。,系统的发展,系统的发展系统架构,基础数据服务器 用于接收、处理、存储和管理实时观测数据、中尺度分析产品和中尺度预报产品等几十类气象数据。由于每类数据的更新频率、空间尺度、文件大小、数据格式及命名规则差别很大，数据量增加迅速，为了及时给多个应用系统提供数据，该系统建立了一套规范、统一的文件保存及命名规则，以及灵活的业务调度和管理流程。,系统的发展系统组成,数据处理分析服务器 实时监听基础数据服务器上数据状态的改变情况，每当有新的基础数据产生，系统将自动根据其数据类型，将其分析处理生成一个或多个发布系统使用的图形数据文件，并上传到网络发布服务器的数据库中。 数据处理分析服务器基本功能：发布数据预处理，实时监听和数据传输等。,系统的发展系统组成,（一）发布数据预处理 系统的信息发布是基于中科院遥感所的地网GeoBeans开发与实现的。为提高客户端的显示效率，采用直接调用图形数据文件的技术方案，将业务数据预处理转换为GeoBeans 发布系统支持的图形数据文件.GBD 格式文件。 业务数据预处理必须事先针对各类数据制定相应的数据处理和管理方案、绘图策略等，再依据方案和管理策略进行预处理参数的设定。主要有环境参数：业务数据的存放路径、文件名、网络发布服务器的路径、数据更新的频率、数据交换方式等。数据处理参数：数据处理的区域范围、投影方式、数据格式、数据处理优先级等。绘图参数：数据显示方式、等值线绘制、绘图彩色表调用等。 图形数据与直接关联的业务数据通过空间索引字段ID号关联。系统针对每类业务数据建立的数据处理、数据管理、数据监听、数据通讯、绘图操作等参数将全部纳入数据库管理。,系统的发展系统组成,系统的发展系统组成,（二）实时数据监听 这是一个后台程序，负责对业务数据的更新状况、网络发布服务器的连接状况和当前数据的处理状况进行监听，提供数据处理状态、数据质量、数据通讯状态等信息的提示和日志。根据监听结果，系统自动启动多线程数据处理作业。当出现异常，如网络连接失败、基础数据获取失败或处理完成的数据传输失败等情况时，系统则自动启动异常情况处理方案。 （三）数据传输 实现图形数据生成后与数据发布服务器间进行数据通讯。采用FTP方式对数据进行批量发送。根据数据到达时间、完成情况等状态标志，在数据处理结束后启动数据通讯进程。根据数据种类对数据产品进行批量发送。,系统的发展系统组成,系统的发展系统组成,产品生成器由线程控制器根据数据库中的信息创建线程。当有新的业务数据到达时，线程中的数据准备模块读取数据库中相应业务数据的处理配置信息，并根据配置信息和业务数据文件生成中间文件。之后线程启动GBD文件的生成程序，在这期间线程处于等待状态。当GBD文件生成程序运行完成，线程启动ftp模块，从数据库中读取数据传输信息，将GBD数据上传到Web服务器相应的位置。之后线程通知更新数据库线程对数据库中的相应的表进行更新。,系统的发展系统组成,网络发布服务器 地图服务器：负责基础地理数据的管理，响应客户端对基础地理数据的查询、空间分析请求等。 业务数据服务器：响应客户端对所有业务数据的请求。 网络服务器：负责分发和管理用户请求，根据请求内容分别并将其分发给地图服务器或业务数据服务器。网络发布服务器提供面向网络用户的数据发布，实现数据查询、检索、下载和分析等功能。实现基本地理信息操作，如地图放大、缩小、漫游、量算等功能，以及对于空间地理信息数据以及符合地理信息数据描述的气象业务数据的绘图及绘图操作，以及包括对多种地理投影方式显示、图层切换和图层控制管理等。,系统的发展系统组成,B/S客户端 通过浏览器实现对中尺度气象信息的快速浏览。为简化和快速获取更新的气象数据，系统提供了多种数据检索方式，如采用定制模版的数据快速发布模式；除提供按数据分类、时间和地域检索外，还提供了按预报或预警产品类别进行检索；提供多种数据获取方式，如自动检索最新数据、多图层信息的动态浏览、图层的空间和时间切换和动画、根据需求定制显示模版等。 C/S客户端 在B/S客户端所有数据分析处理和显示功能外，更增加了气象专用分析方法的集成、对历史数据的管理和调用以及人机交互处理功能。完善业务数据符号自定义、等值线生成算法选择等，使其更适合气象研究和深入的专业分析。,系统的发展系统组成,系统的发展功能设计,用户登录与注册、地理图层配置、地图基本操作、图层与动画、数据统计分析、快速浏览显示方案管理、剖面与投影模块、气象产品数据提交和显示功能等。 产品选择：选定时间，数据库将自动匹配所有相关的产品；选定产品，数据库可自动给出该产品的所有时间。显示界面 产品叠加显示：透明度设置 精细化地理信息： Laps分析数据等值线和填充图显示、剖面分析、多要素组合显示、同一时间的高度层次动画、同一高度上的时间动画、灾害性风暴指数离散到观测站点的时间序列显示，以及和各类其他资料的叠加显示。 多种资料叠加显示。,系统的发展功能设计（续）,常用的自动站观测数据、雷达组网三维拼图产品以及卫星产品图像和数值产品。 LAPS中尺度分析产品中最常用：三维位势高度、温度、相对湿度、风、雷达反射率拼图和云相关的物理量场，以及灾害性风暴指数等。 可集成和显示多个中尺度数值模式预报产品，如Grapes、AREM、WRF、MM5等。用户根据本地化使用需要定制和选择模式及其输出产品。 欧洲数值预报、T639等预报产品。 区域中尺度观测网数据，如风廓线、GPS水气和边界层数据等。,系统的发展可显示的产品,系统的发展系统应用,系统应用 2008年汛期开始系统逐步在我国南方暴雨野外科学试验（SCHeREX 计划）中使用，主要用于获取中尺度观测资料，试验和检验中尺度灾害天气的监测、预报与预警能力。 2008年汛期在中央气象台安装试用，为奥运气象服务提供京津冀中尺度监测、分析预报产品。 2010年4月在上海中心预报台安装运行，为上海世博气象服务提供技术参考。 2010年改进后的MWAFS作为预报参考系统在广州中心气象台运行。 在上述各业务单位的实际应用取得了良好的反馈和积极的改进意见。,系统的发展下一步开发计划,系统架构整合，在原有系统的基础上构建新的B/S和C/S混合模式的应用系统； 开发交互式预报产品的制作工具； 改进高密度大容量气象数据的管理； 提高产品生成器的处理效率； 丰富气象算法； 集成中尺度分析场的物理量的诊断分析模块； 改进客户端数据综合分析和显示技术；,谢谢！,MWAFS 综合显示与分析,状态转换 分析状态或监控状态,功能区 放大/缩小 /平移/复原/剖面、距离/多边形,显示选择 卫星/雷达/预报分析/地面加密等不同类任意组合显示、分析动画,快速浏览界面,Laps指数分析,雷达剖面分析,快速浏览上海风廓线,快速浏览上海GPS,快速浏览自动站风场+相对湿度,快速浏览雷达CR+自动站风场,快速浏览自动雨量站24小时累计降水,快速浏览Laps实况分析,快速浏览Laps+雷达CR,快速浏览WRF预报,谢谢！,中尺度灾害性天气的监测与预报所面临的科学技术问题 暴雨引发的洪涝灾害是我国主要的气象灾害之一，由中尺度强对流系统（空间尺度小、时间变化快）引发的中尺度灾害天气，尤其是暴雨，是目前天气监测与预报系统很难有效监测和正确预报