大數據時代：數值天氣預報的機遇與挑戰
網絡安全與數據治理
郭亞楠1,2，曹小群1，周夢鴿1，彭柯澄1
1 國防科技大學氣象海洋學院，湖南長沙410073；2 海軍航空大學，遼寧葫蘆島125001
摘要： 隨著地球觀測系統及數值模擬方法的不斷發展，數值天氣預報研究進入以數據驅動為核心的新范式，大氣科學也邁入了大數據時代，大數據技術賦能數值天氣預報發展成為大氣科學研究的熱點方向。從氣象海洋大數據的內涵、分類及其特征出發，概括和梳理了氣象海洋大數據在數值天氣預報的應用，從技術方面，對資料同化、物理過程參數化、數值預報產品訂正,以及機理與數據融合的模式開發等問題進行分析，并對相關應用進行了深入探討和展望，從而為氣象海洋大數據與數值天氣預報的融合發展提供重要參考依據。
中圖分類號：P4567文獻標識碼：ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.01.004
引用格式：郭亞楠，曹小群，周夢鴿，等. 大數據時代：數值天氣預報的機遇與挑戰［J］.網絡安全與數據治理，2024，43（1）：28-32.
引用格式：郭亞楠，曹小群，周夢鴿，等. 大數據時代：數值天氣預報的機遇與挑戰［J］.網絡安全與數據治理，2024，43（1）：28-32.
The big data era: opportunities and challenges for numerical weather prediction
Guo Yanan1,2, Cao Xiaoqun1, Zhou Mengge1, Peng Kecheng1
1 College of Meteorology and Oceanography, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China; 2 Naval Aviation University, Huludao 125001, China
Abstract： With the continuous development of earth observation systems and numerical simulation methods, numerical weather prediction research has entered a new paradigm driven by data. Atmospheric science has also entered the era of big data, and the application of big data technology in the development of numerical weather prediction has become a hot topic in atmospheric science research. From the connotation, classification, and characteristics of meteorological and oceanic big data, it summarizes the application of meteorological and oceanic big data in numerical weather prediction. From a technical perspective, it analyzes issues such as data assimilation, parameterization of physical processes, correction of numerical forecast products, and development of models for the integration of big data and physical laws. Through indepth exploration and prospects of relevant applications, important reference basis is provided for the integration and development of meteorological and oceanic big data and numerical weather prediction.
Key words : meteorology; oceans; big data; numerical weather prediction
引言
大氣系統是一個高度復雜的系統，包括大氣運動、輻射傳輸、湍流等多個物理過程的相互作用，數值模式成為深入理解和研究這些復雜過程的有效工具。通過模型的建立和改進，可以揭示天氣系統中的非線性、時空耦合、不確定性等特征，為深入研究氣候變化、氣象災害等提供基礎。數值天氣預報從20世紀50年代進行了首次成功嘗試以來，經過七十多年的發展，已經成為一個跨學科的復雜系統性工程，使得天氣預報從傳統的以統計和經驗為主的天氣圖方法轉變成為客觀定量的科學［1-3］。近年來，大數據技術的出現，深刻改變了現代科學技術的發展，極有可能引起新一輪的技術變革［4-7］。
作者信息：
郭亞楠1,2，曹小群1，周夢鴿1，彭柯澄1
（1 國防科技大學氣象海洋學院，湖南長沙410073；2 海軍航空大學，遼寧葫蘆島125001）
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