新中国气象通讯发展的三次飞跃

秋雨(李冰)

新中国气象通讯发展的三次飞跃

秋雨

新中国气象通信的发展先后经历了莫尔斯电报、电传通信、图形传真、计算机通信、网络通信和卫星广播六个阶段，实现了三次飞跃。

第一阶段是电报机，由人工按动电键，使电键接点开闭，形成“点”“划”和“间隔”信号，经无线电路传输出去。收报端接到这种电信号后，便控制音响振荡器产生出“嘀”“嗒”声，“嘀”声为“点”，“嗒”声为“划”，供收报员收听抄报。莫尔斯电报时代，国家气象中心通信台每天有100多人守在电报机前，人工听报、抄报。莫尔斯电报传输的都是字符，天气预报员收到字符后必须手工填图，然后再进行分析和预报。

第二阶段是电传通信网。20世纪50年代中期开始建设，电传通信以有线电路为主，进行点对点通信传输，能自动打印，传输速度较快，准确率较高，比莫尔斯通信的速度提高三倍左右。电传通信用机械把信号转换为字符，并直接打印在纸张上，使报务员从繁重的手抄劳动中摆脱出来。电传通信传输也是字符，天气预报员收到字符后也必须手工填图，给天气预报工作带来了诸多不便。

第三阶段是传真广播，能够直接传输图形，20世纪70年代开始开发这项技术。传真通信是一种真迹传送方式，它利用扫描技术，通过光电设备的作用，把固定的图像、文字等转换成串行的电信号，然后利用通信技术，把它们从一个地方按原样传送到另一个地方，并在那里复制出来。传真技术可以将绘制好的天气图通过信号进行传送，使各地气象台能收到直观的天气图。

第四阶段起步走向现代化。1973年起步，70年代代中期自动化气象通信（BQS）系统工程建成，它是新中国气象部门发展史上第一个大型现代化建设项目。1976年，引进了日立公司1台M-170和2台M-160Ⅱ计算机，2套通信控制处理机，20台大容量磁盘，6台大型平面绘图机等设备591台（件），开发了计算机自动通信、自动填图软件和气象公报库、报告库、要素库和数值预报场库，建成了新中国第一代自动化气象通信系统。第一代自动化通信系统时代，国家气象中心通信台有二三十人运行各种设备。

BQS系统建成后，系统连接的各类气象电路由原来的42条猛增到128条，气象电报传输时效比过去提高了1～3小时；填图速度和时效比人工作业提高了5倍；每天处理的信息量由3兆字节增加到了15兆字节。更为重要的是，通过BQS系统，北京东连日本东京气象中心，西连德国奥芬巴赫气象中心，成为了亚洲气象通信枢纽。气象通信实现了第一次飞跃。

第二次飞跃是1991年，也是第五个阶段。BQS系统中的顶梁柱M-160Ⅱ计算机被更先进的计算机系统取代，第二代计算机气象通信系统建成。第二代自动化通信系统投入使用后，国家气象中心每日发送的信息量从15兆字节增至30兆字节。1978年，国家气象中心收到的数据仅有0.5兆，只有高空天气情况与地面天气情况两种。1980年，北京气象通信枢纽工程建成，气象通信开始进入高速自动通信的新时期。以后的气象通信和填图都交给计算机自动完成，气象通信手工作业时代成为历史。国家气象通信台只需要六七人轮班值守，监控运行大型计算机系统，每天收集的数据有100千兆，可以收到70多种观测资料，涵盖海陆空。

图1 9210工程系统网络结构示意图

第三次飞跃是“9210”工程，也就是“气象卫星综合应用业务系统”的建设，也是第六个阶段。这是新中国气象现代化建设中规模最大、覆盖全国、前所未有的大型气象通信网络工程，总投资高达5亿元人民币，历时8年建成了卫星广域网、话音网、数据广播网、接收网、计算机局域网、CHINAPAC地面迂回备份网和气象信息综合分析处理系统。创建了一个国家级主站、6个区域级站、25个省级站、300多个地市级站、2000多个县级站。空中与地面相结合，专网与公网相结合，以卫星通信为主，地面通信为辅，以专网为主，公网为辅，覆盖全国，集中控制，分级管理的五级气象信息网络，形成了新中国第三代气象通讯系统。

“9210”工程建成后，气象通信能力更是有了突破性发展，通信速率由每秒2400～9600比特，增至卫星单向广播每秒2兆比特和双向传输每秒512千比特，省、地市两级气象台站接收的信息量增加20～30倍，各种天气预报传输时效提前了1～3小时。气象通信实现了第三次飞跃。

20世纪80年代以前，国家气象中心每天可接收来自全球3000多个地面气象观观测点、100多个高空气象观观测点的信息；20世纪80年代以后，每6小时就可以接收来自全球6000多个地面站、500多个高空站的信息。21世纪的前10年间，地面气象通信宽带网络系统建成投入运行，全国每个气象单位都实现了任意点到点的直接通信能力。卫星气象数据广播系统的更新换代，增加了更多的天气预报信息，并且实现了在新中国气象频道音、视频天气预报节目的实时广播，真正做到了天气预报无时不有、无处不有，全天候跟随式贴心服务百姓。

进入21世纪以来，新中国又先后建成了全国地面气象通信宽带网络系统、地市级以上气象部门新一代卫星气象数据广播系统（DVB-S）、全国天气预报电视会商与电话会议系统。新中国气象通信进入了气象卫星、雷达网和光纤、通讯卫星互相配合的时代。全国每个气象单位都实现了任意点到点的直接通信能力，卫星气象数据广播系统的更新换代，增加了更多的天气预报信息，并且实现了新中国气象频道音、视频天气预报节目的实时广播，真正做到了天气预报无时不有、无处不有，全天候跟随式贴心服务百姓。幕后的换装是为了台前的精彩，气象通信自动化程度的提高带来了新中国气象服务水平的一次次飞跃，让老百姓看到了越来越快、越来越准的天气预报。

图2 全球通讯系统逻辑结构图——摘自《气象信息系统》，我翻译的名字可能不准确

新中国气象通讯系统建设的同时，国际气象信息交换系统也在加紧建设。全球通信系统（GTS）是国际气象信息交换的主要业务系统，是WMO世界天气监测网的基本业务系统，由主干通信网（MTN）、区域通信网和国家通信网组成，主要任务是在世界气象中心（WMC）、区域气象中心（RMC）和国家气象中心（NMC）之间快速、高效、可靠地收集、交换来自全球观测系统的基本观测数据，以及经全球气象资料处理系统加工过的气象数据和产品，满足WMO成员和国际组织开展气象业务、服务和科研的需要，同时也承担大气科学相关研究活动的气象资料传输。

图3 北京国际气象电路——摘自《气象信息系统》

全球通信系统中，主干通信网是GTS的核心通信网络，连接3个世界气象中心（墨尔本、莫斯科、华盛顿）和包括北京、东京、奥芬巴赫在内的15个区域通信枢纽（RTH），承担全球和区域间的气象资料交换；区域通信网是连接区域通信枢纽、国家气象中心，以及区域内的世界气象中心和区域气象中心的通信网络，包括：非洲（Ⅰ区协）、亚洲（Ⅱ区协）、南美洲（Ⅲ区协）、中北美洲（Ⅳ区协）、西太平洋（Ⅴ区协）、欧洲（Ⅵ区协）等6个区域通信网，承担区域内数据和产品的收集和分发，并通过区域内位于主干网上的RTH进行区域间的资料交换；国家通信网是WmO各成员收集内部观测数据和产品、分发气象资料的通信网络。

北京是全球通信系统主干网上的亚洲区域通信枢纽，有10条国际气象通信线路与国外气象中心连接，其中与日本、德国、俄罗斯、印度、欧洲气象卫星组织等通过MPLS VPN连接，与朝鲜、越南、蒙古等责任区国家及泰国、韩国等通过数字专线连接，通过互连网与澳大利亚、哈萨克斯坦、欧洲中期预报中心等建立数据交换连接。

国际气象通信系统是承担北京亚洲区域通信枢纽职责的业务系统，是中国气象局收集国外资料和产品，对外提供国内资料、全球交换资料和双边交换资料的核心业务平台，具备数据收集、数据分发、交换控制、报文处理、文件处理等功能，支持TCP sockets、FTP、HTTP、SMTP/POP3、X.25、ASYNC等传输协议，支持数据编码格式转换和文件交换。

目前，国际通信线路GTS连接总带宽超过6mbps，日收发数据量近15GB，传输资料主要有：地面观测资料、高空观测资料、数值预报产品、卫星数据和产品、各类警报信息等，服务用户主要为中国气象局国家级业务单位，并通过国内通信系统、实时数据库系统等业务系统为全国各级气象台站，以及相关行业用户和科研单位提供国外气象资料和产品。

为了提高全球抵御气象灾害的能力，减轻天气和气候极端事件的危害，世界气象组织在监测、预报和建立畅通的气象信息渠道方面做了许多有效的工作。通过实施世界天气监测网计划，组织了包括10000个地面观观测点、1000个探空站、几百部天气雷达、7000多艘自愿观测船、每天3000架次的飞机、6颗极轨和4颗静止气象卫星、近250个大气本底监观测点构成的观测网络，并组建了3个世界气象中心、25个区域气象中心和185个国家气象中心，组成了全球气象信息传输网络，有效地加强了天气、气候灾害的监测、预报和气象信息传输。

世界气象组织还通过建立世界气候计划、科研发展计划、水文与水资源计划、气象应用计划、热带气旋计划、教育培训计划、技术合作计划、长期规划以及参与国际减灾十年计划等来组织、协调国际气象和水文业务合作，为各成员政府和公众及时提供天气、气候灾害预报和警报服务，为保护各国人民的生命和财产安全，以及经济可持续发展做出了突出贡献。

截止到2011年底，新中国气象部门共建有4000多个各类地面气象台站，其中基准气候站143个， 基本气象站530个，一般天气站1736个，大气辐射站98个，酸雨观观测点86个， 沙尘暴监观测点（一期）46个，土壤湿度观观测点433个，农业气象观观测点624个， 大气本底站4个，闪电定位（地闪）98个，闪电定位（云间闪）3个，多普勒雷达站101个，共有120个高空气象探观测点，已建成80部L波段数字式电子探空仪-二次测风雷达系统。另外还布设有上万个单要素、2～6要素自动气象（雨量）站等站。新中国从20世纪70年代初期开始研制气象卫星，目前已经形成极轨和静止两个业务卫星系列。

很快就是AI时代，到了那个时候，新中国气象通讯系统又会有第四次飞跃，我梦幻着新中国气象事业的美好未来。