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天文台的电脑系统及应用

引言

早于一九六八年,香港天文台已开始使用电脑,当时天文台运用政府电脑资料处理部的电脑资源制作气候概况。随后,世界气象组织(WMO)的全球电信系统(GTS)不断发展,香港与澳门、北京及东京之间相继建立了地区专用通信电路。天文台有需要购置自己的电脑系统来处理供业务及气候应用的大量气象资料。

电脑系统

天文台在一九七三年购置第一套电脑系统 ─“ 万国商业机器”(IBM)小型电脑系统,并于同年成立电脑部,之后在一九七八年七月,天文台购入两部“数据通”月蚀型(Eclipse)电脑替换旧有的IBM电脑系统。一九八二年年底,天文台的电脑系统增添了一些工作站、图示终端机及绘图机。在一九八九年,旧有的Eclipse电脑系统由一台MV15000型电脑取代。

一九八七年,天文台添置两台“数据通”MV20000型电脑,以展开多项新计划,包括自动绘画天气图、通过本地电信网络自动发送天气消息、数值天气预报、风暴潮及海浪模式等。

随着天文台引进更精细的大气及海洋模式,对电脑在效能方面的要求亦逐渐提高。有鉴于此,天文台于一九九一年增添两台RS/6000 540 POWER型号伺服器(server),以运行这些模式。

一九九四年,天文台购置了由两台RS/6000 590型伺服器组成的UNIX电脑系统,取代MV20000及MV15000型电脑;一九九五年再添置一台RS/6000 C20型伺服器。随后数年,先后安装了多部以UNIX为操作系统的电脑系统,作为前端数据接收伺服器、存储伺服器、以及用作提供内联网服务,包括域名服务、网上授时服务及联网服务。其后,天文台又于一九九七年及一九九八年先后添置一部SGI Power Challenge型电脑及两部SGI Origin 2000型电脑,用作探测风切变和湍流;再于一九九八年装设两部SUN E450伺服器,作临近预报系统发展及业务运作之用。天文台于一九九九年购入超级电脑克雷(CRAY) SV1用以运行高分辨数值预报模式,提供短期预报方面的指导。

天文台于二零零零年展开伺服器整合计划,购入一部IBM SP伺服器丛集以取代过时的电脑系统。该系统随后进行更新,增加了节点的数量,以用作日常气象数据运算、资料库运作、测试风切变/湍流算式和处理航机下传数据。为了发挥丛集的最高效能,这些伺服器节点均可作相互备份和荷载分担。天文台于二零零三年购入一部IBM p690 Regatta电脑系统以运作临近预报系统,取代过时的SUN E450伺服器。

天文台总部的所有伺服器均由一个高速以太网络(ethernet) 枢纽连接;总部以外各办公室则以异步传输形式或帧中继线路连接总部的电脑系统。至于与海外气象中心交换数据,以及收集本地气象观测网络数据,则经由专线及综合业务数字网进行。此外,天文台的气象资料传送系统(MINDS)可以通过网络和传真机把天气资料自动发送给公众和特别用户。

电脑应用

以下为天文台电脑系统现行的一些应用范围:

  1. 资料搜集及信息交换:天文台通过全球电信系统取得气象资料,同时亦负责香港 ─ 东京、香港 ─ 北京及香港 ─ 澳门 这三组地区性专用电路之间的信息交换工作。这些电路分别于一九六九年、一九七五年及一九九九年建立。在过去十数年,这些电路的速度亦不断提升,以应付日益增加的资料。天文台善用资讯科技,透过互联网取得海外气象站提供的数值预报模式产品。除此之外,透过航空固定电信网(AFTN)接收各地机场的天气报告及预报。这些信息经电脑系统处理成为气象产品,供预报员在业务运作上使用。电脑系统亦定时接收京士柏高空气象站科拉(DigiCORA)系统所搜集的高空资料、经气流剖析仪量度地面以上不同高度的风向和风速以及自动雨量站及自动气象站的实时数据。

     

  2. 资料处理及发布:天文台的电脑系统定时会对全球电信系统所接收的资料进行译码和查核,然后就多个标准气压面的资料进行客观分析,得出网格点数值。电脑系统还会绘制包含多项气象参数的常规天气图,涵盖观测、分析及预报数据,并上载至内联网供预报员使用。这些气象参数包括辐散、涡度、气压变化、气温变化及雨量。机场气象所(AMO)的电脑系统,则制备飞行文件提供飞行高层风力和风向、气温及其他飞行所需的资料,予航空公司使用。机场气象所及天气预测总部还设有图示终端机,可供预报员随时检索气象资料、分析结果、编写天气稿及发出警告。

     

  3. 热带气旋预报:每当香港负责的范围有热带气旋集结,天文台须要向船舶发出警告,电脑便会就热带气旋的移动途径作出客观预测。当香港发出热带气旋警告信号时,电脑便会利用数值模式绘制潮汐预报图。

     

  4. 数值模式、临近预报及统计分析:电脑处理由天文台及其他先进气象中心研发的数值天气预报模式产品,计算各项气象要素的预报值以供预报员参考。天文台的暴雨临近预报系统运用了气象雷达及雨量数据,预测在未来一至三小时内每六分钟的雨量分布趋势。在恶劣天气下,该临近预报系统除提供雨量预测外,亦会发出一些特别信息,提醒预报员发生山坭倾泻的可能性。天文台的电脑系统亦为气象数据作统计分析,估计本港雨量,以及计算大雨、强风、潮水高度、风暴潮、地震等现象的重现期。

     

  5. 自动绘画天气图:电脑会根据区内的地面及高空气象站所发出的天气观测数据自动绘制天气图。

     

  6. 互联网服务:由一九九六年三月开始,公众可以透过互联网获得关于天文台的资讯和实时天气资料。天文台互联网网站 (http://www.hko.gov.hkhttp://www.weather.gov.hk) 提供实时天气资料、警告及预报。除供普罗市民查阅外,更方便航海界及航空界参考。此外,网站也因应市民的不同需求提地震、天文和潮汐资料、紫外线指数、新闻稿、教育资源和与辐射监测有关的资料及授时服务等。

     

  7. 资料库及数据储存:所有经电脑接收的资料均运用磁带及其他电子媒介储存。天文台亦运用关连式资料库来储存及处理天气资料,有助天文台人员进行决策、预报运作及研究工作。

     


最近修订日期: <2014年3月4日>