趙蓓

摘 要： “大數(shù)據(jù)”在金融、通訊等行業(yè)存在時日已久，近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人們需要對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和應(yīng)用，越來越多的行業(yè)開始關(guān)注和應(yīng)用。本文通過對的解析，引發(fā)對氣象服務(wù)影響和推動的思考，從傳統(tǒng)氣象數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的更新、引入傳感器、氣象數(shù)據(jù)的開發(fā)和共享、氣象體制機(jī)制的要求及服務(wù)理念的更換等多方面探討大數(shù)據(jù)時代對氣象服務(wù)的推動。

關(guān)鍵詞： 大數(shù)據(jù)時代 氣象服務(wù) 推動作用

近期看了一則“飛行在農(nóng)場上方的大數(shù)據(jù)服務(wù)幫你大豐收”的新聞，美國舊金山初創(chuàng)公司Ceres Imaging通過公開融資進(jìn)行大數(shù)據(jù)研究，試圖優(yōu)化農(nóng)場服務(wù)，該公司將傳感器與無人機(jī)、小型飛機(jī)進(jìn)行組合，通過收集大量農(nóng)場數(shù)據(jù)，處理這些數(shù)據(jù)，并上傳到云端，使農(nóng)戶可以方便地使用任何可以接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，查看這些信息，從而做出相應(yīng)的決策?！按髷?shù)據(jù)”在物理學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域，及軍事、金融、通訊等行業(yè)存在已久，因?yàn)榻陙砘ヂ?lián)網(wǎng)和信息行業(yè)的發(fā)展而引起人們的關(guān)注。農(nóng)業(yè)一般以農(nóng)民長久以來的種植經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)作為支撐，農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)具有固定的周期性限制，并且在產(chǎn)出過程中會有各種各樣的因素干擾，大到天氣水文，小到倉儲物流。Ceres Imaging公司通過數(shù)據(jù)服務(wù)，開始介入堅若磐石的傳統(tǒng)領(lǐng)域，并嘗試?yán)诤Ａ繑?shù)據(jù)，幫助農(nóng)戶優(yōu)化作物的水源及營養(yǎng)供應(yīng)，宣稱打造“數(shù)據(jù)驅(qū)動型”農(nóng)場。作為與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)的氣象服務(wù)，其離大數(shù)據(jù)時代還遙遠(yuǎn)嗎？

一、大數(shù)據(jù)時代的概念

2011年5月，麥肯錫公司下屬的全球研究所（McKinsey Global Institute）發(fā)布了一份專門的研究報告，報告對美國政府目前擁有的數(shù)據(jù)量進(jìn)行了估算，美國政府共擁有848拍字節(jié)的數(shù)據(jù)總量（谷歌每小時處理的數(shù)據(jù)為1拍）；一分鐘內(nèi)，微博、推特上新發(fā)的數(shù)據(jù)量超過10萬；社交網(wǎng)絡(luò)“臉譜”的瀏覽量超過600萬；沃爾瑪是世界上最大的零售王國，它每小時要處理100多萬筆電子交易記錄……

這些龐大的數(shù)字意味著什么？美國國家安全局通過收集電話監(jiān)控數(shù)據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)本·拉登的蛛絲馬跡；沃爾瑪通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)跟尿布一起搭配購買最多的商品居然是啤酒；衛(wèi)生局通過藥店聯(lián)網(wǎng)銷售數(shù)據(jù)可以提前預(yù)知流感的爆發(fā)期；交通安全管理局通過交通事故記錄分析發(fā)現(xiàn)夏季是一年中交通事故的高發(fā)期，惡劣天氣和光線條件并不是發(fā)生事故的必然原因，絕大部分事故都發(fā)生在正常天氣及光線較好的白天……

最早提出“大數(shù)據(jù)”時代到來的是全球知名咨詢公司麥肯錫，其稱：“數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到當(dāng)今每一個行業(yè)和業(yè)務(wù)職能領(lǐng)域，成為重要的生產(chǎn)因素。人們對于海量數(shù)據(jù)的挖掘和運(yùn)用，預(yù)示著新一波生產(chǎn)率增長和消費(fèi)者盈余浪潮的到來。”越來越多的政府、企業(yè)等機(jī)構(gòu)開始意識到數(shù)據(jù)正成為組織最重要的資產(chǎn)，數(shù)據(jù)分析能力正成為組織的核心競爭力。

聯(lián)合國在2012年發(fā)布了大數(shù)據(jù)政務(wù)白皮書，指出了大數(shù)據(jù)對聯(lián)合國和各國政府來說是一個歷史性的機(jī)遇，人們?nèi)缃窨梢允褂脴O為豐富的數(shù)據(jù)資源，對社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)行前所未有的實(shí)時分析，幫助政府更好地響應(yīng)社會和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2013年3月，奧巴馬政府宣布投資2億美元拉動大數(shù)據(jù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將“大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”上升為國家意志。奧巴馬政府將數(shù)據(jù)定義為“未來的新石油”，并表示一個國家擁有數(shù)據(jù)的規(guī)模、活性及解釋運(yùn)用的能力，將成為綜合國力的重要組成部分，未來對數(shù)據(jù)的占有和控制，甚至將成為陸權(quán)、海權(quán)、空權(quán)之外的另一種國家核心資產(chǎn)。

二、對大數(shù)據(jù)時代的理解

《大數(shù)據(jù)時代》的作者維克托·邁爾·舍恩伯格被譽(yù)為“大數(shù)據(jù)商業(yè)應(yīng)用第一人”，他在書中前瞻性地指出，大數(shù)據(jù)帶來的信息風(fēng)暴正在變革我們的生活、工作和思維，大數(shù)據(jù)開啟了一次重大的時代轉(zhuǎn)型。他明確地指出：大數(shù)據(jù)時代最大的轉(zhuǎn)變就是放棄對因果關(guān)系的渴求，取而代之關(guān)注相關(guān)關(guān)系。也就是說，只要知道“是什么”，而不需要知道“為什么”。這顛覆了千百年來人類的思維慣性，對人類的認(rèn)知和與世界交流方式提出了全新的挑戰(zhàn)。

如天氣預(yù)報的基礎(chǔ)是通過地基氣象觀測、空基氣象觀測、天基氣象觀測取得的數(shù)據(jù)，天氣預(yù)報的工具是形式多樣的數(shù)值預(yù)報模型，天氣預(yù)報的結(jié)論最終由預(yù)報員進(jìn)行主觀分析取得。在現(xiàn)有模式下，由于預(yù)報工具和數(shù)據(jù)的局限性，“定時、定點(diǎn)、定量”一直是預(yù)報的難點(diǎn)。如果運(yùn)用大數(shù)據(jù)理念，通過對海量數(shù)據(jù)的分析對比、數(shù)據(jù)挖掘、現(xiàn)場實(shí)況溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等氣象要素的綜合分析，也能進(jìn)行天氣預(yù)報，在“定時、定點(diǎn)、定量”上可能會有更大突破，當(dāng)然這是建立在海量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的。

2011年10月，美國聯(lián)邦政府商務(wù)部下屬的國家氣象局（NWS）宣布，該局已經(jīng)在全國2000輛客運(yùn)大巴上安裝了傳感器，隨著巴士的移動，這些傳感器可以沿途收集所有地點(diǎn)的溫度、濕度、露水、光照度等數(shù)據(jù)，并即刻傳回國家氣象局的數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)每10秒采集一次，每天傳感器要采集10萬次以上的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是實(shí)時的、高精度的，意味著天氣預(yù)報不僅僅是“預(yù)”報，更將逐漸走向“實(shí)”報、“精”報。

三、大數(shù)據(jù)氣象服務(wù)模式的思考

隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，氣象部門可以做更多的工作，如傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的更新，建立大型氣象數(shù)據(jù)庫，探索氣象數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，通過與國土、民政、水利、農(nóng)業(yè)等部門的數(shù)據(jù)共享，發(fā)現(xiàn)更多的關(guān)聯(lián)要素，通過數(shù)據(jù)的加工和公開，進(jìn)一步提升服務(wù)能效等。

1.傳感器的開發(fā)和使用，即傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)（氣象觀測裝備）的更新。美國施樂公司的一名計算機(jī)科學(xué)家提出：“最高深的技術(shù)是那些令人無法察覺的技術(shù)，這些技術(shù)不停地把它們編織進(jìn)日常生活，直到你無從發(fā)現(xiàn)為止?！彼_創(chuàng)性地提出了“普適計算”理論，而實(shí)現(xiàn)普適計算的根本是人類生活的物理環(huán)境當(dāng)中廣泛部署的微小的計算設(shè)備——傳感器。

傳感器最早應(yīng)用于民用領(lǐng)域源于由美國陸軍工程部和美國國家海洋與大氣管理局（NCAA）聯(lián)手開展的“海浪監(jiān)測計劃”，主要是在全美岸線和五大湖區(qū)建立一個定點(diǎn)的、連續(xù)的、實(shí)時的傳感器網(wǎng)絡(luò)，對海浪大小進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)經(jīng)過不斷升級，現(xiàn)在已經(jīng)能夠建成一個覆蓋全美海岸線、從淺水到深水、精確的海浪監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。這些傳感器不僅能監(jiān)測海浪的能量和方向，還能計算它的傳播速度、偏度和峰度，對海浪的監(jiān)測不僅能提高沿海地區(qū)對海嘯、風(fēng)暴等自然災(zāi)害的應(yīng)急能力，還能極大地改善海上的交通安全，同時也能為利用大海能量進(jìn)行發(fā)電提供關(guān)鍵的分析型數(shù)據(jù)。

完善的氣象監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和觀測數(shù)據(jù)是氣象服務(wù)的基礎(chǔ)，雖然我國氣象部門的自動氣象站已經(jīng)遍布全國各地，但受周邊環(huán)境、地理位置、區(qū)域發(fā)展、維護(hù)不及時、經(jīng)費(fèi)不到位等因素的制約，取得的觀測數(shù)據(jù)在完整性、標(biāo)準(zhǔn)性、區(qū)域性等方面還存在各種問題，因此創(chuàng)新監(jiān)測模式和監(jiān)測設(shè)備，開發(fā)和使用體積小、功能全的傳感器是提升氣象監(jiān)測能力和水平的重要途徑。

2.氣象數(shù)據(jù)的開放共享。在經(jīng)濟(jì)社會生活中，不少行業(yè)，如農(nóng)業(yè)、交通業(yè)、建筑業(yè)、保險業(yè)、旅游業(yè)等與天氣變化息息相關(guān)。美國商務(wù)部曾經(jīng)做過一個專項(xiàng)分析，最后得出的結(jié)論是，全國三分之一的GDP產(chǎn)值都和天氣情況緊密相連。

對于天氣數(shù)據(jù)的公開，各國做法均不相同，基本上有三種模式，一種是利潤最大化模式，一種是平均成本模式，還有一種是邊際成本①或免費(fèi)模式。我國目前僅做到氣象服務(wù)的公開，而且三種模式均沾，也就是我們平常所說的專業(yè)服務(wù)、決策服務(wù)和公共服務(wù)。公共服務(wù)基本采取免費(fèi)模式，專業(yè)服務(wù)采取利潤最大化模式，決策服務(wù)通過爭取地方財政資金和項(xiàng)目投入，可以看成平均成本模式。由于部門間信息數(shù)據(jù)共享不到位、專業(yè)人員缺乏、科研成果轉(zhuǎn)化率不高、氣象觀測數(shù)據(jù)的研究和應(yīng)用不夠等原因，專業(yè)氣象服務(wù)能力不強(qiáng)，氣象服務(wù)的發(fā)展處在兩難的境地之中。表面上看氣象部門利用發(fā)布的信息收取費(fèi)用，彌補(bǔ)行政經(jīng)費(fèi)的不足，而從長遠(yuǎn)看，由于信息的封閉和壟斷，其對整個社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展是弊大于利的。

美國政府采取免費(fèi)發(fā)布模式，其開放性促進(jìn)了全國的經(jīng)濟(jì)增長，效果非常明顯。最經(jīng)典的例子就是美國海洋和大氣管理局免費(fèi)發(fā)布天氣數(shù)據(jù)。2008年，據(jù)首席經(jīng)濟(jì)學(xué)家韋伊爾估算，僅全國的發(fā)電廠因?yàn)榈靡嬗谠摼职l(fā)布的免費(fèi)數(shù)據(jù)，從而可以預(yù)測下一天、下一周的發(fā)電量、優(yōu)化資源配置，每年節(jié)省的經(jīng)費(fèi)達(dá)1.66億美元。2001年，普華永道對經(jīng)濟(jì)收益與免費(fèi)的數(shù)據(jù)發(fā)布模式之間的關(guān)系專門做過調(diào)查，它的研究結(jié)果是提供免費(fèi)的數(shù)據(jù)發(fā)布，2000年美國天氣風(fēng)險②管理行業(yè)的產(chǎn)值是整個歐洲的近60倍、整個亞洲的146倍。差距如此之大，進(jìn)一步說明了數(shù)據(jù)開放共享的根本優(yōu)勢。

就我國氣象部門來講，數(shù)據(jù)的開放共享還有一定的難度，一方面從安全角度講，需要就數(shù)據(jù)的開放共享制定一系列規(guī)章制度，另一方面，氣象部門的體制機(jī)制制約了氣象數(shù)據(jù)的開放共享，氣象部門屬于雙重管理體制。就體制來講，只有真正做到政事企分開，讓專業(yè)的人員和公司提供專業(yè)服務(wù)，才能取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。就經(jīng)費(fèi)投入來講，氣象現(xiàn)代化建設(shè)、業(yè)務(wù)運(yùn)行和人員經(jīng)費(fèi)有很大一部分是通過專業(yè)和專項(xiàng)服務(wù)獲得的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行開展與維持的。只有政府承擔(dān)所有事業(yè)經(jīng)費(fèi)，解決這方面的后顧之憂，徹底理順關(guān)系和職能，才能做到氣象數(shù)據(jù)的開放共享，真正為提升全國經(jīng)濟(jì)效益作出貢獻(xiàn)。

3.服務(wù)理念的更新。氣象部門的職責(zé)是圍繞人們不斷增長的社會生活需求，提供更周到、細(xì)致、專業(yè)的氣象服務(wù)，這同時也定義了氣象部門的發(fā)展方向，就是提供人們和社會生產(chǎn)需要的精細(xì)化預(yù)報，通過與農(nóng)業(yè)、水利、交通、國土等部門間的數(shù)據(jù)共享、專業(yè)合作等手段，提高公眾服務(wù)產(chǎn)品的質(zhì)量；通過建立完善的觀測體系，讀取各種氣象數(shù)據(jù)，建立氣象大數(shù)據(jù)庫；通過開發(fā)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，發(fā)現(xiàn)與人們生活方方面面緊密相關(guān)的要素值；通過政府打造統(tǒng)一的預(yù)警平臺、規(guī)范的應(yīng)急流程，第一時間將預(yù)警信息發(fā)送至人們手中，指導(dǎo)人們防災(zāi)減災(zāi)，將天氣災(zāi)害帶來的風(fēng)險降至最低，真正發(fā)揮政府部門的參謀助手作用，體現(xiàn)服務(wù)型政府的真正意義所在。

氣象部門發(fā)展至今，一直走在科技發(fā)展的前沿，面對人類社會的發(fā)展，以及傳感器和微處理器的發(fā)展與普及，我們正邁入大數(shù)據(jù)時代，緊跟時代發(fā)展步伐，積極調(diào)整發(fā)展思路，充分發(fā)揮氣象數(shù)據(jù)的優(yōu)勢開展氣象服務(wù)，才是氣象部門不斷提升自己的根本。

注釋：

①邊際成本：指在一個特定的產(chǎn)量水平上，增加一個單位產(chǎn)量所需要增加的成本。如對電腦制造商而言，多制造一臺電腦需要投入的人工和原材料。

②天氣風(fēng)險：天氣風(fēng)險指天氣變化造成的現(xiàn)金流和收益的變動，包括比正常溫度高或低的天氣及除溫度以外的非正常天氣因素，如降雨、降雪和風(fēng)力等對企業(yè)財務(wù)業(yè)績和股票價格的影響。天氣風(fēng)險對企業(yè)盈余和現(xiàn)金流的沖擊在于，天氣變化將改變企業(yè)的用戶需求，這是一個與需求量水平有關(guān)的概念，即交易量風(fēng)險。比如，涼夏將減少居民的用電量和商用空調(diào)的使用，使生產(chǎn)設(shè)施閑置，提高發(fā)電的平均成本，暖冬會降低取暖用的天然氣和電力的需求。