数字化转型

数据要素×气象服务典型案例(四)

来源:中国气象局      更新时间:2024/5/31      浏览:

数据要素×气象服务典型案例⑪|吉林汪清:气象数据贴心服务木耳产业保障提质增效


吉林省延边朝鲜族自治州汪清县地处长白山东麓,森林覆盖率高,昼夜温差大。该地区的“八山一水半草半田”的特殊地貌,限制了玉米、水稻等传统农作物的大面积种植,但却为“土特产”的种植提供了得天独厚的条件。被本地人称为“黑牡丹”的木耳,便是当地最具特色的农产品。

近年来,汪清县将木耳产业作为推动县域经济发展和农民增收致富的主导产业,逐步形成了集菌种研发、菌袋生产、基地建设、产品加工、设备制造、市场营销、废弃菌袋回收利用于一体的全产业链发展模式。当地气象部门紧密围绕木耳种植户的实际需求,根据木耳品质与温湿度、日照等气象条件密切相关的特点,结合气象灾害综合风险普查成果和木耳生育期指标,依托中国气象局数值预报产品,进行多源数据的融合应用,为木耳种植户提供精准、及时的气象预报预警服务,实现气象服务产品的靶向发布。

融合数据 提升企业生产效率

5月,正是木耳生长的关键时期。走进桃源小木耳实业有限公司的木耳吊栽大棚内,一片繁忙的景象映入眼帘。该公司是一家专业生产黑木耳三级菌棒以及黑木耳相关产品的生产型企业。

“我们最多的时候有75个大棚投入生产。”桃源小木耳实业有限公司副总经理文铁柱告诉记者,“最初,我们要靠温湿度计监测大棚内的温湿度,工作人员要定时定点到棚内观测。这么大的厂区,往返一趟就要20分钟,费时费力,很不方便。”近年来,在汪清县气象局的帮助下,该公司在木耳吊栽大棚内安装了温湿度监测和视频监控设备,再配合上自动喷淋和遮阳设备,工作人员只需坐在办公室就能实时监控棚内的各项数据指标,并进行远程遥控调节。

为了帮助企业有效监控木耳生长环境,把控木耳品质、提升木耳产量,汪清县气象局为企业安装了小气候观测仪和实景监控设备。同时,基于企业的需求,县气象局还开发了黑木耳培养室温湿度数据监测系统,实现棚内温湿度等数据通过气象监测设备采集后传输到企业控制终端,使企业工作人员在木耳生长过程中可以随时调整温湿度等环境因素。


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温室小气候观测站和实景监控设备可实时监测木耳吊栽大棚内的温湿度等 摄影:王宏宇

贴心服务 助力企业标准化运营

依托近几年对木耳生产关键点气象因子影响的研究成果,汪清县气象局持续优化气象数据平台中的木耳生育期指标,同时依托中国气象局数值预报产品、气象灾害综合风险普查成果,结合桃源小木耳产业园区的实际生产情况,不断完善农业气象服务周年方案,使得气候资源利用效果显著提升,实验室菌种成活率较往年提高了60%,吊栽菌袋生长率也提高了40%。

为便于企业合理安排生产,汪清县气象局还在企业园区办公楼前安装了气象防灾减灾显示屏,实时滚动显示园区内的温湿度、风向、风速等气象要素及最新的气象预报预警信息。这些信息还同步至气象部门和企业的微信公众号,确保企业工作人员能够及时接收并应用于生产决策中。


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为保证数据传输准确,汪清县气象局工作人员定期对棚内温湿度监测仪进行维护 摄影:王宏宇


“在园区看显示屏,出了园区有微信公众号,无论在哪,我都能随时了解园区气象要素变化,这对于我们制定工作计划非常有帮助。”该企业生产部副总经理丁杰表示,“我们的产品为什么好,得益于企业生产的标准化、规范化。我们能在木耳生长过程中严格把控温度、湿度等关键因素,这是普通种植户难以做到的,所以我们的木耳产量更高、质量也更好。”

汪清县气象局充分发挥多源数据的融合作用,不仅有效帮助企业打造优质木耳品牌,提升特色农产品的市场竞争力,还为汪清县推进质量兴农、绿色兴农、品牌强农,实现农业高质量发展提供了气象支撑。


数据要素×气象服务典型案例⑫|广西:多场景交替应用 数字化气象服务智守“糖罐子”安全


眼下,广西壮族自治区甘蔗种植区的甘蔗陆续进入拔苗期,长势喜人。

广西是全国食糖主产区。近年来,气象灾害高发重发,对甘蔗苗情长势、产量和砍收调度产生不利影响。围绕做精做细甘蔗气象服务,广西气象部门深挖大数据要素价值,建立甘蔗全生长周期客观数据采集智库,健全甘蔗全产业链“数字化”指标模型体系,研发直通用户的甘蔗智慧气象服务平台,有效助力企业增益、蔗农增收,切实维护国家食糖安全的主阵地。


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广西甘蔗种植农业气候区划图


构建甘蔗生长多源数据要素“一张图”

数字化转型,数据是基础。广西地形地貌复杂,农作物种类多,耕地零碎分散,且天气气候形势复杂多变,这曾是甘蔗种植分布遥感信息提取的技术难点。

广西气象科技人员深入蔗区,通过人工采集、剔除、筛选和实地验证等手段,历时四年摸清“家底”,完成甘蔗种植卫星遥感图。

近年来,广西气象部门进一步建设完善卫星遥感、无人机、小气候站等地空天一体、多方协同、信息共享的蔗田气象观测网络,集聚苗情长势、农务经济、国际交互等10项50多类多源数据要素,构建起“农业气象数据+蔗情生产数据+社会经济数据”的甘蔗生产大数据采集智库,为智慧气象服务甘蔗生产全产业链夯实数据根基。

在“中国糖都”崇左市,气象部门通过整合科技、农业、企业等各方资源,打造甘蔗气象“产学研用”基地,在江州区新和甘蔗气象服务示范基地成立“甘蔗气象科技小院”,与广西泛糖数字农业科技有限公司共建糖料蔗“气象数字农场”试验基地,通过企业数字化种植管理平台,融入气温、降雨量、土壤湿度等气象数据,为企业甘蔗水肥一体化管理提供科技支撑。


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甘蔗智慧气象业务系统


研发决策支撑数据服务产品

受前期出现的多次低温寒冻害、区域性阶段性干旱等影响,广西部分蔗区种植进度偏慢。

“预计未来30天气象条件利于甘蔗生长,需适时做好蔗田管护。”4月26日,今年第4期《广西甘蔗生产服务》信息送达各糖业部门、糖企等,为当前甘蔗管护工作送来“及时雨”,也让今年的“甜蜜事业”有了更多保障。

甘蔗喜高温、高湿,对干旱、低温等气象灾害相当敏感。广西气象部门集成利用全球主产国蔗糖产量预报技术、甘蔗水肥一体化智能灌溉预报技术、甘蔗砍收入榨指数等技术成果,健全甘蔗全产业链“数字化”指标模型体系,开展甘蔗发育期智能监测、动态灌溉预报、苗情灾情风险预警和影响评估、蔗糖分和最佳砍收期预报、机械收割作业气象预报等服务,打通数据“采集—加工—共享—应用”壁垒,实现多源数据要素深度融入甘蔗生产全链条。

2014/2015榨季至2021/2022榨季,全球蔗糖产量预报平均准确率达97%,为国家制定食糖价格和进口配额提供重要科学依据。甘蔗水肥一体化智能管理系统,可提高糖料蔗肥料利用率30%、节水50%以上,降低人力成本80%;糖料蔗单产达8.5吨/亩,比常规种植高4吨,蔗糖分提高0.5%。

目前,甘蔗气象服务新技术已推广应用至广西、云南主产区,糖料蔗每亩可节本约270元,增效约2020元,蔗农每年每户可增收1万到3万元。


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工作人员测量甘蔗光谱信息


实现基于位置需求的多场景交替应用

“我们按照精准的甘蔗气象服务信息,合理安排甘蔗砍运,确保了糖厂的正常运转。”广西来宾东糖凤凰有限公司总经理陈进点赞气象部门。“什么节令种植、什么时候施肥防病虫?气象部门都告诉我们了。”广西元良农业有限公司总经理陈兰雄表示。

近年来,结合甘蔗耕、种、管、收、运、榨、加工和销售等各环节服务需求,广西气象部门积极研发面向蔗农、企业用户的甘蔗智慧气象服务平台,建成数字化示范应用场景,创新发展“智能预报+灾害预警+防控处置”一体化防灾减损模式,为糖企和蔗农提供基于位置的防灾智能提醒、防控建议等定制化服务。

广西糖料蔗种植面积、食糖产量连续32个榨季居全国第一位,甘蔗气象大数据价值还在进一步凸显。目前,甘蔗气象服务覆盖90%以上甘蔗新型农业经营主体、种植大户、糖厂、涉糖产业和人员,甘蔗生长全过程气象监测和服务信息融入广西糖业大数据云平台。政府及相关部门通过高效利用气象数据和服务信息等,及时制定和调整甘蔗“双高”生产计划,实现甘蔗种植面积稳定在1100万亩以上,出产蔗糖600万吨以上,蔗糖产业健康稳定发展。


数据要素×气象服务典型案例⑬|云南大理:多源数据融合助力洱海保护治理


近年来,针对洱海流域水环境保护治理气象保障服务需求,云南省大理白族自治州气象局(以下简称“大理州气象局”)创新合作机制,探索推进气象与环保、水文等多源数据的深度融合,强化生态气象交叉学科应用,为洱海生态环境的精准治理和科学保护提供了有力技术支撑。

洱海是我国典型的高原湖泊和著名的城郊湖泊。2011年起,大理州气象局围绕其流域水环境保护治理的需求,在洱海湖体上建成了水上生态气象观测系统,在周边农田和湿地生态区域开展高密度特种气象观测。经过多年努力,目前已建成湖体—湖滨—山地—高空“立体化”精密生态气象综合监测系统。


云南大理:多源数据融合助力洱海保护治理 | 数据要素×气象服务典型案例⑬

大理州气象局科研人员参加环保部门洱海湖泊水质采样检测 供图:云南省气象局


洱海水环境是一个复杂的科学问题,涉及多学科、多部门、多专业,多部门跨界数据深度融合应用研究十分必要。大理州气象局与环保、水文、洱海管理等部门深化合作,获得历年洱海湖体核心区水质水文数据,并与大理州洱海湖泊研究院联合开展洱海污染物湿沉降研究。数据壁垒的打通,提高了数据的利用效率和价值,为构建“网格化”高时空分辨率生态气象预报模型提供了良好的数据支撑。

“影响洱海水质主要有人为活动和自然条件两大因素,气象又是自然条件的最主要因素。”大理州气象局正研级高级工程师高志伟告诉记者,由他牵头的云南高原湖泊生态气象服务创新团队,综合应用各类气象和水环境数据,利用卫星遥感反演技术,建立了基于气象因子的洱海蓝藻水华定量评估预报模型,研发出洱海流域2524个网格点1公里分辨率的高精度气象要素预报产品,并面向用户开展气象要素、水环境要素、入湖污染物负荷、湖面流场等预报。

自2017年起,大理州气象局先后派出5位首席专家常驻洱海保护治理指挥部,为政府及有关部门提供科学的决策服务;大理州气象局研发的洱海蓝藻分布状况同期对比图、藻类迁移趋势预报等服务产品,已在洱海流域水环境保护治理工作中发挥了重要作用。


数据要素×气象服务典型案例⑭|国家气象信息中心:天气衍生品 尝新气象金融服务


如果没有雪,许多滑雪度假村就不得不关门歇业。如果下起大雨,前往商场和餐厅的人流就会骤减。如果遭遇持续高温热浪,保障用电就会变得格外艰难。天气的变化,影响着经济社会的每个领域。随着气候变化影响的加剧,有时还会带来难以承受的风险。在这样的背景下,以气温指数衍生品为代表的天气衍生品,成为有效对冲天气风险的应对措施之一。

国家气象信息中心与郑州商品交易所合作,开展研制长江中下游气温指数衍生品试点工作。这一富有突破性的尝试,推动了气象数据向金融服务的延伸。

明需求:安全有效融合双方核心数据

从原理上看,天气衍生品并不复杂,例如双方就一系列气象与金融数据指标达成一致意见,当降雨量达到某个阈值,或特定温度持续一定天数,一方就能获得回报。但在实际运行中,还存在许多需要解决的问题。

比如,气象和金融数据均存在一定敏感性,数据协同并非简单的技术问题,更需要考虑数据安全、数据协同机制和政策法规,让双方核心数据安全、有机融合。2021年,国家气象信息中心与郑州商品交易所签订战略合作协议,目的就是破解这一难题。

双方通过制度化框架,明确了数据协同的边界,正式建立以核心技术骨干为主体的工作组,推动数据在合规框架内实现高效交互与深度融合。通过深度合作,双方在市场端汇聚了核心电力、农业和国际天气衍生品数据,在气象端汇聚了高分辨率、高质量的气温站点数据以及实况融合分析格点数据。

国家气象信息中心数据应用室主任曹磊表示,在编制长江中下游气温指数方案时,针对气温指数数据采样频率偏低、难以精确反映气温风险等问题,研发团队使用频率更高的逐小时气温数据,以确保指数的精确性。同时,根据不同地区气候特点,研发团队为气温指数设置差异化的基准温度,并制定了异常情形处理规则。

谋应用:提供天气风险管理新工具

长江中下游气温指数研制成功后,可以用于哪些领域?对此,合作双方早有谋划。

长江中下游气温指数基准地覆盖长江中下游地区的1个直辖市(上海)、6个省会城市(南京、杭州、合肥、南昌、武汉、长沙),以及重要的农业生产县和电力消费城市,该基准地全社会用电量占长江中下游地区的47.13%。“对目标城市用电量和130多个行业用电量的研究表明,长江中下游气温指数(模拟)与城市用电量相关系数在0.8以上,与部分行业用电量相关系数在0.9以上。”曹磊说,这种较强的相关性为气温指数发挥作用创造了基础条件,可为电力行业提供天气风险管理工具,对冲气温变化导致的能耗波动风险。

在农业方面,气温指数也能够发挥避险作用。例如发行天气指数保险的保险公司可以利用该指数改进保险合同,帮助农民及时了解、关注天气风险状况,指导农业生产决策,降低保费、运营成本,以更好地保障粮食和其他重要农产品稳定安全供给。

从更长远的角度看,这一合作对于整个金融类天气指数市场都具有示范引领作用。它能够促进“气象+期货”业务的深度融合与标准化发展,引领中国天气衍生品市场萌芽发展,为未来研发风、光、水等各类天气指数奠定基础。


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