前沿科技
商业航天
今天是世界气象日，我们来谈谈人类对气象的认识和探索。观察气象，中国古代早已有之，也在很多古诗词中有所体现，比如王安石就曾在《金山三首》中写道：“波澜荡沃乾坤大，气象包藏水石闲”，可见古人对于气象的仰观俯察。随着科技的发展，其逐渐融入现代气象预测。而当商业航天遇上气象观测，必将带来前所未有的观测效果。
01
人工智能应用于气象
机器之心认为，人工智能运用于气象研究和天气预报带来的经济效益是巨大的。突发或极端天气事件对生态系统、基础设施和人类健康有着巨大的潜在风险。就我国东南沿海夏季台风而言，影响城镇正常运作，造成的直接经济损失往往上亿。
尽管天气事件无法避免，但提前的预警能挽救一部分经济损失。而对突发事件的预测是传统天气预报模型的软肋，因此借助人工智能进行预报是很有价值的尝试。此外，在气象数据过程，人工智能的辅助能加快数据处理的速度，减轻判图人员和预报人员的工作负担。而在风能发电、农业、环境监测等不同行业，人工智能也能因提高预测准确率而节省成本及增加管理效率。
中国产业信息网的数据显示，未来5年中国气象服务产业收入预计达到亿元人民币，而这其中人工智能大有可为。
人工智能在气象研究领域的应用分布
尽管不少研究机构和气象预报单位都利用上了人工智能这一工具，人工智能能在多大程度上帮助天气预报和气象服务仍充满争议，值得进一步探索尝试。在天气预测中，影响天气变化的因素成千上万个，每一个变量都在时刻不停的变化。涉及到的变量越多，对人工智能训练数据、计算能力的要求就越高。
而数值模型不能很好地处理的局部突发性剧烈天气，人工智能亦难以捕捉。这类天气现象事先在雷达图没有预兆的，在没有回波的前提下，人工智能算法也无法进行预报。
当前，将人工智能在个别气象研究场景下的应用已获得业界的肯定，例如在数值模型预测基础上利用机器学习订正偏差，利用计算机视觉处理卫星数据及预测极端天气等。比较热门的领域是使用机器学习工具加速天气模式的部分组件，以期加速短时临近预报。未来，业界和研究机构还将产生更多的案例，来建立融合机器学习与数值模拟的混合预报模式。
02
科技推动解决气象难点
据浪潮工作室报道，中国是世界上受自然灾害影响最严重的国家之一。要防范损失，最好的手段之一就是强化预警系统，而预警系统首先需要卫星的辅助。
中国现役的“风云”系列气象卫星中，极轨卫星“风云三号”负责监测全球数据。位于地球静止轨道的二号和四号，在天空中和地球同步旋转，能够持续提供中国及附近区域的详细数据。以“风云四号”为例，它搭载成像辐射计、闪电探测仪、微波探测仪等多项科学仪器，能提供一系列大气环境参数。
年8月8日8时，“风云四号”传回的图像显示，北京和河北东部上方聚集了两处密实的对流云团，对应着降水。
但搭配多通道成像分析，就会发现两处云团并不相同。强上升雷暴云团包含更多冰粒子，反射率更低，因此呈现黄色，对应着东部的雷暴；而西部、西北部的云团冰粒子较少，呈现暗红色，产生的降水相对较弱。
有这样的技术支持，天气预报就不会将雷暴天气误认为普通降水。另一方面，在灾难发生后，卫星也能为救援提供必要支持。
据科技日报介绍，北京冬奥会山地雪上项目赛程安排和赛事举办、观赛、救援等外围保障服务，都与气象条件密切相关。
从去年11月6日北京迎来今冬初雪便达到暴雪量级，到一波接着一波寒潮“侵袭”，北京年冬奥会开赛前的最后一次全方位测试活动并未受到特别影响，这背后冬奥气象服务保障筹备工作功不可没。
据悉，北京冬奥会是近20年内唯一一次在大陆性冬季风主导的气候条件下举办的冬奥会。大风多、干冷的气候特征决定了北京冬奥会的首要特殊难题，就是山地小尺度的风和温度的精密监测、精准预报，这也是国际上尚未解决的气象难点问题之一。
围绕气象条件预测保障，“科技冬奥”重点专项作了相应部署。经过近4年的科研攻关，北京冬奥会气象服务保障难题实现突破。
冬奥气象服务保障工作实现了“两个首次”。一是通过冬奥雪上项目赛区（延庆海陀山、张家口崇礼）立体气象加密观测试验，首次在我国中纬度山区复杂地形下开展冬季中、小、微尺度三维气象系统性的观测试验与分析研究，实时获取精细气象观测数据，形成加密科学观测试验数据集。二是研发形成了自主可控的冬奥“百米级”天气预报技术体系，首次实现“百米级、分钟级”业务天气预报能力。
03
海丝一号卫星为灾区
捕捉SAR遥感影像
年7月20日以来，河南省部分地区出现极端降水天气，雨量之大前所未见，多地发生了区域性严重洪涝灾害，防汛和救灾形势严峻。
天仪研究院根据应急成像需求，紧急调度海丝一号卫星于去年7月25日和26日，连续采用条带模式对河南省郑州、新乡、鹤壁、安阳，河北邯郸、邢台等区域进行观测，充分发挥了SAR可以穿透云层的优势，获取了一万多平方公里的SAR遥感影像，并将数据分发给应急管理部国家减灾中心和国家综合地球观测数据共享平台等单位，用于灾情普查等灾后相关工作。
据中国天气网消息，年10月3日以来，山西降雨显著增强。其中，太原、阳泉、临汾、长治、吕梁、晋中大部分地区都创下了10月上旬累计降雨量纪录，导致山西多地出现内涝、地质灾害、洪水等灾情，多个话题冲上热搜。
海丝一号卫星充分发挥了SAR可以穿透云层的优势，于年10月7日对山西祁县和清徐县区域进行了拍摄，并在6小时内完成了从拍摄到交付的应急服务响应流程，获取了灾后第一批卫星影像。
卫星遥感数据提供给国家对地观测科学数据中心、应急部、水利部、农业农村部、山西省等相关部门，为应急救灾和灾后恢复提供SAR卫星遥感数据支持。
参考来源
