支撐精準(zhǔn)天氣預(yù)報 助推氣象衛(wèi)星“騰飛”
1988年9月7日,這是一個在中國航天航空以及氣象史上都值得記入史冊的日子。在這一天,中國正式發(fā)射了自己的***顆氣象衛(wèi)星--"風(fēng)云一號"太陽同步軌道氣象衛(wèi)星。在此后的20年中,又有三顆極軌氣象衛(wèi)星(風(fēng)云一號)和4顆靜止氣象衛(wèi)星(風(fēng)云二號)被陸續(xù)送入太空,這些衛(wèi)星發(fā)射的成功,標(biāo)志著我國在環(huán)境監(jiān)測方面開啟了新的篇章。同時,我國也成為了世界上少數(shù)幾個同時擁有極軌和靜止氣象衛(wèi)星的國家之一,是世界氣象組織對地觀測衛(wèi)星業(yè)務(wù)監(jiān)測網(wǎng)的重要成員。
盡管氣象衛(wèi)星運行在距人們非常遙遠(yuǎn)的上空,但是其作用卻同我們的生活息息相關(guān)??梢哉f,氣象衛(wèi)星是目前世界上應(yīng)用領(lǐng)域最廣的衛(wèi)星之一。時至今日,在世界范圍內(nèi),已經(jīng)形成了一個覆蓋全球的氣象衛(wèi)星網(wǎng),能夠消滅全球4/5地方的氣象觀測空白區(qū),使人們能準(zhǔn)確地獲得連續(xù)的、全球范圍內(nèi)的大氣運動規(guī)律,做出精確的氣象預(yù)報,大大減少災(zāi)害性損失。據(jù)不完全統(tǒng)計,如果對自然災(zāi)害能提前3~5天進(jìn)行預(yù)報,就可以減少30%~50%的農(nóng)業(yè)損失。1986年在廣東汕頭附近登陸的8607號臺風(fēng),由于提前72小時做出準(zhǔn)確預(yù)報,減少經(jīng)濟(jì)損失10多億元。
氣象衛(wèi)星對于保證人民群眾的正常工作生活作用重大,因此,我國在相關(guān)領(lǐng)域一直在做著持續(xù)的工作。在2008年5月27日,中國首顆新一代極軌氣象衛(wèi)星"風(fēng)云三號"FY-3A正式發(fā)射成功。由于其發(fā)射時間在2008年北京奧運會開幕之前,因此其又被人們愛稱為"奧運星"。"風(fēng)云三號"的第二顆衛(wèi)星FY-3B在時隔兩年半后的2010年11月5日也同樣被成功送入天空,并與FY-3A衛(wèi)星組網(wǎng)運行。
風(fēng)云三號"雙星"的組合,使得對地球天氣系統(tǒng)的觀測可以由原來的一天全球掃描2次變?yōu)?次,從而提高對臺風(fēng)、雷暴等災(zāi)害性天氣的觀測能力。除了天氣預(yù)報外,"風(fēng)云三號"FY-3B衛(wèi)星還有監(jiān)測干旱、水災(zāi)、沙塵暴等自然災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境、全球冰雪覆蓋和臭氧分布以及區(qū)域空氣質(zhì)量的能力,甚至還能對全球糧食產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)估。
"未卜先知"的真相:處理海量數(shù)據(jù)
有人將氣象衛(wèi)星形象地形容為是一個"高懸在太空的自動化高級氣象站",是空間、遙感、計算機(jī)、通信和控制等高技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。氣象衛(wèi)星主要起到對氣象系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測、數(shù)據(jù)捕捉的作用,因此需要頻繁將包括衛(wèi)星云圖、監(jiān)測數(shù)據(jù)等大量氣象信息發(fā)給地面用戶。
氣象衛(wèi)星所傳送的這些數(shù)據(jù),對于普通人來說是沒有任何意義的。不過,將這些數(shù)據(jù)將以分析、運算以及模擬,就可以獲得對未來氣象狀況的感知以及預(yù)測,達(dá)到"未卜先知"的效果。不過,要做到"未卜先知",就要先解決海量數(shù)據(jù)的問題。
要知道,氣象衛(wèi)星所監(jiān)測、采樣并且傳送到地面站的數(shù)據(jù),很多都是云圖等非結(jié)構(gòu)化的矢量圖片,有統(tǒng)計稱,單顆衛(wèi)星高峰時期每天傳送約50GB的數(shù)據(jù),而地面應(yīng)用系統(tǒng)對氣象衛(wèi)星處理的數(shù)據(jù)量將高達(dá)TB量級,而且還會每天不斷累積。要對這些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并加以利用的話,不僅需要高性能的計算處理設(shè)備,更需要一個高性能的網(wǎng)絡(luò)。
"風(fēng)云三號"兩顆極軌氣象衛(wèi)星的發(fā)射成功,就為地面站的IT信息系統(tǒng)帶來了新的挑戰(zhàn)。為此,國家衛(wèi)星氣象中心正式啟動了"'風(fēng)云三號'極軌氣象衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)二期工程"項目,通過數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用方式,提高對相關(guān)氣象數(shù)據(jù)和資料的處理能力。
地面網(wǎng)絡(luò)助氣象衛(wèi)星"騰飛"
為了保證地面站生產(chǎn)業(yè)務(wù)的持續(xù)性開展,"風(fēng)云三號"氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心在構(gòu)建之初就訂立了一個原則:***限度共享已有計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的資源,同時重點考慮資料傳輸流量、數(shù)據(jù)存儲容量、資料及產(chǎn)品處理時效、作業(yè)調(diào)度時效要求,數(shù)據(jù)和信息及時服務(wù)需求等。
H3C通過長期與國家衛(wèi)星氣象中心相關(guān)人員的交流,對"風(fēng)云三號"的應(yīng)用場景和流量情況進(jìn)行了充分了解。同時,在經(jīng)過多方調(diào)研后,H3C也掌握了國家衛(wèi)星氣象中心現(xiàn)有信息系統(tǒng)的特征。結(jié)合上述數(shù)據(jù),以及H3C在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面多年的經(jīng)驗,國家氣象衛(wèi)星中心最終確定了以 S10508數(shù)據(jù)核心交換機(jī)與S5800交換機(jī)相配合的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)解決方案來建設(shè)數(shù)據(jù)中心。
作為H3C推出的數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī),S10508所承載的作用包括了兩個方面。其首要"任務(wù)",是搭建起一個基本支撐系統(tǒng)與運行平臺,負(fù)責(zé)為衛(wèi)星資料接收、傳輸、處理、存檔、分發(fā)等環(huán)節(jié)提供網(wǎng)絡(luò)資源與運行環(huán)境,為應(yīng)用軟件的開發(fā)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)仿真提供必須的網(wǎng)絡(luò)資源。而在另一方面,H3C S10508核心交換機(jī)還需要負(fù)責(zé)資料傳輸、服務(wù)中心的業(yè)務(wù)作業(yè)調(diào)度、產(chǎn)品分發(fā)等功能。
以上這些內(nèi)容不僅復(fù)雜,而且非常繁重。不過,在"'風(fēng)云三號'極軌氣象衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)二期工程"項目中,以2臺H3C S10508核心交換機(jī)所搭建起來的IRF2(Intelligent Resilient Framework,智能彈性架構(gòu))虛擬化網(wǎng)絡(luò),承載國內(nèi)地面站以及1個數(shù)據(jù)處理和服務(wù)中心的數(shù)據(jù)運行,并完成相關(guān)業(yè)務(wù)及試驗產(chǎn)品、監(jiān)測分析服務(wù)。而接入層使用的H3C S5800 數(shù)據(jù)中心級交換機(jī),也滿足了氣象行業(yè)高性能計算的數(shù)據(jù)要求。
H3C借助IRF2虛擬化技術(shù)搭建起的網(wǎng)絡(luò),在設(shè)備配置維護(hù)和管理對用戶更為友好簡便,并且在邏輯上消除了環(huán)路,保證了網(wǎng)絡(luò)的健壯性和易維護(hù)性,受到國家衛(wèi)星氣象中心的好評。
隨著H3C數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)解決方案在地面的成功應(yīng)用,"風(fēng)云三號"氣象衛(wèi)星的數(shù)據(jù)應(yīng)用變得更加便捷通暢,氣象衛(wèi)星的價值也將得到更多的發(fā)掘。我們期待,未來的氣象衛(wèi)星將給我們帶來更多的數(shù)據(jù)和信息,為人們的生活創(chuàng)造出更多幸福。