书城自然科学学生气象知识丛书-气象与信息
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第8章 气象通信(2)

我国于1974年建立了第一组气象传真广播即北京气象传真广播。目前,气象传真广播网分为两级,一级是由国家气象中心发出的图形、图像产品,供全国气象部门和国外气象部门接收使用。二级是由区域气象中心(比如上海、广州)发出的图形、图像,主要供本区域内气象台站接收使用。北京气象传真广播的建立,为中国、亚洲区域及东太平洋、中国近海各行各业的气象服务起到了良好的作用。途经中国海的外国船只都可以收到北京传真广播播发的传真图,都可以得到中央气象台的气象预报服务。1991年7月15日,北京气象传真广播开始启用计算机自动播发传真图业务。每天播发的传真图比原有内容增加了一倍。传真广播的自动化运行,告别了传统的人工传真发图方式。

北京气象传真广播除了用无线短波播发传真图外,还通过有线或卫星电路与德国、俄罗斯、日本、韩国建立了国际气象传真电路,每日定时交换传真资料。为解决无线传真广播速度慢、广播容量有限、易受干扰等不足,在国内建立了以计算机广域网为基础的压缩编码的有线数字传真系统。传真压缩编码在气象通信领域的广泛应用,不仅提高了气象传真图的传输时效,而且保证了传真图的传输质量,每天有近300张国内外预报产品传真图由数字传真系统向全国进行传输。目前,国内大部分气象台站都陆续取消了无线接收气象传真图的方式,采用专线或电话拨号联网方式调取数字传真文件。

(第五节)气象光纤通信

用“光缆筑路”,是名副其实的“信息高速公路”,它的“路面”是光导纤维,简称为光纤。光纤通信是利用光波作为载波,以光导纤维作为传输媒质,用光信号在光导纤维中的传播来取代电信号在传统的铜线中传播,以达到两地间通信的目的。一条光导纤维能够输送大约5000个电视频道的图像信号或50万路电话的话音信号(须注意,目前光纤的实际利用率只有l/4)。用目前的计算机网络传输33卷《大不列颠百科全书》需要13个小时,而利用“信息高速公路”将只需4.7秒。

光导纤维,在光学技术上叫光波导,它是光纤通信的关键材料。光纤是一种用透明介质制成的细长纤维,目前有玻璃光导纤维、塑料光导纤维、液芯光导纤维、晶体光导纤维等。光纤一般由两层组成,里面一层称为内芯,直径一般为几十微米或几微米,比一根头发丝还要细;外面一层称为包层,为了保护光纤,包层外还往往覆盖一层塑料加以保护。在实际使用时,通常把千百根光纤组合在一起并加以增强处理,制成像通常电缆一样的光缆。与电波通信相比,光纤通信能提供更多的通信通道。用光缆代替通信电缆,不仅能节省大量的金属资源,而且光缆寿命长,体积小,重量轻,绝缘性能好,保密性强,传送距离远,成本也低。光纤的又一个突出优点,是它可以在同一条通路上进行双向传输。

在电信发送端,光端机把信息的电信号变换为光信号,输入光纤内,遵循全反射原理,光在内芯和包层的界面上经过多次全反射而达到另一端,再由输出端光端机把光信号变换为电信号。

1976年我国研制出可用于通信的多模光纤,1978年我国又自行研制出采用多模光纤的通信光缆。我国除了在公众通信事业上大力发展以光缆为骨干的大容量数字通信长途干线传输网外,许多部门还建立了专业光缆通信线路。

从1991年开始,中央气象台制作的电视天气预报节目就行进在“信息高速公路”(即光缆)上,准确及时,声音和图像清晰,从此结束了自1986年以来一直用汽车运送录像带的历史。这是我国气象通信首次采用先进的光纤通信技术建成的第一个光缆通信传输系统。中央气象台至中央电视台的光缆也是中央电视台第一条对外用户光缆。

1981年电视天气预报节目开播以来,一直是中央电视台收视率最高的节目之一。80年代中后期,国家气象中心着手建设中央气象台至中央电视台的公众电视气象服务传输系统。在三种可供选择的方案(微波、同轴电缆、光缆)中,决定选择光缆传输方案。1988年10月26日,光缆铺设竣工,随着光端机验收合格,于1991年1月光缆传输系统正式投入业务使用。每天向中央电视台传送13套电视天气预报节目。内容包括:全国24小时、48小时天气形势预报、海洋天气预报、英语新闻天气预报、重大灾害性天气预报、警报以及台风、特大暴雨、强寒潮、森林火灾等重大灾害性天气紧急警报。该系统为八芯多模光纤,全长8.1公里,其中四芯连接中央电视台,采用美国GVG3290型光端机。1992年8月,又建成了中央气象台至中南海的光缆传输系统,采用四芯单模光纤,全长10公里;配置了GVG329l型光端机;用其中两芯开辟了气象专用频道,传输图像、图形、数据、话音等形式的气象信息。1996年增加数字传输功能,用另外两芯光纤开通计算机远程网络,用于传输天气预报分析评价等服务决策信息。

光纤通信技术在气象通信中的应用,为气象通信的多样化、高效优质气象通信服务开拓了广阔了领域。

(第六节)气象信息系统

一、全球观测系统

全球观测系统是一种以全世界规模进行气象观测工作的协作系统,其任务是为世界气象组织各成员的日常业务和科研工作提供全球各地基本气象观测资料和环境观测资料。它包括两个基本副系统:一是地面副系统,二是空间副系统。地面副系统包括基本天气测站网(有地面站1000多个)、其他陆地天气站(有人工气象站、自动气象站、高空站)、海洋站(固定式、移动式、自动式、船舶式、浮标式、海岛式)、各类专设的气象观测站(农业气象站、本底污染监测站等)。空间副系统由极轨气象卫星和地球静止气象卫星组成。到1997年底,全球环境观测卫星网包括4颗极轨气象卫星和5颗地球静止环境观测卫星。极轨卫星和地球静止气象卫星通常配备可见光和红外图像探测器,从红外云图和可见光图像中可以得到许多气象参数。几颗极轨卫星配备可以提供任意区域云的温度和水汽垂直廓线的探测设备。

二、全球通信系统

全球通信系统负责收集和分发来自全球观测系统的基本气象观测资料,转发世界气象中心和区域气象中心输出的成品——加工过的资料、实况图、预报图和警告等。全球通信系统由三级网路(主通信网、区域气象通信网、国家气象通信网)和三级电信中心(世界气象中心、区域电信枢纽、国家气象中心)组成。

(一)主通信网

主通信网是全球通信系统的核心,它连接十五个区域电信枢纽和三个世界气象中心。三个世界气象中心是墨尔本、莫斯科和华盛顿。十五个区域电信枢纽是阿尔及尔、北京、布拉克内尔、巴西利亚、布宜诺斯艾利斯、开罗、达喀尔、吉达、内罗毕、新德里、奥芬巴赫、图卢兹、布拉格、索非亚、东京。

(二)区域气象通信网

区域气象通信网是连接区域通信枢纽、各国国家气象中心及位于该区域内的世界气象中心和区域气象中心的电路网或无线电广播网。全球六大区域气象通信网是非洲、亚洲、南美、北美和中美、西南太平洋和欧洲。

(三)国家气象通信网

国家气象通信网连接各气象局或特定的国家中心,是全球气象通信系统的基础。目前,全球通信系统还扩展实现了中继卫星多点式通信网,卫星资料收集和分发系统也是全球通信系统的基本组成部分,由商业通信卫星和环境卫星组成。每个WMO区域至少被一个卫星分发系统完全覆盖,这些系统有效地补充了点对点电路,特别是在用于向国家气象中心分发处理过的气象信息方面。目前,阿根廷、加拿大、中国、法国、印度、印度尼西亚、墨西哥、沙特阿拉伯、泰国和美国已实现了将中继卫星多点式通信系统用于本国的气象通信网络。

由全球观测系统捕获到的气象信息,即由各国获取的气象资料,先由国家电信网传送和集中,再由区域电信网或由主干线电信网及支线传到区域通信中心,然后再经过主干线电信网向世界气象中心及有关的其他区域通信中心传送,后者将所得到的资料通过该区域电信网传送给区域内的各国国家气象中心。

我国的北京气象中心,是全球气象电信系统亚洲区的区域电信枢纽之一,先后在1977年12月1日和1980年8月1日,开通了北京─东京和北京─奥芬巴赫气象电路,实现了同亚洲区的区域气象中心兼区域电信枢纽的东京和欧洲区的区域气象中心兼区域电信枢纽的奥芬巴赫相连接,从东、西两路纳入了全球气象电信系统的主干电路。在这些电路上传输的气象情报主要有地面气象资料、高空气象资料、气候资料、船舶和飞机的气象观测报告、天气雷达探测资料、火箭探测资料、气象卫星探测资料以及各种分析报、预报和警报等。