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第1章 气象预报预测1

1.1 气象学基本概念1

1.1.1 天气和气候1

1.1.2 天气预报和气候预测2

1.1.3 气象观探测3

1.1.4 气象数据3

1.2 气象业务模式和框架4

1.2.1 气象业务模式和流程4

1.2.2 天气业务框架6

1.2.3 气候业务框架7

1.3 气象业务发展历史8

1.3.1 天气预报发展史8

1.3.2 气候预测发展史13

1.4 气象预报预测主要特征16

1.4.1 多重的时间和空间尺度16

1.4.2 对气象数据的高度依赖性18

1.4.3 与多学科理论的兼容并进20

1.5 气象行业发展趋势21

1.5.1 拓宽气象观测信息获取渠道21

1.5.2 增强气象数据挖掘能力23

1.5.3 推动预报预测理论创新和技术革命24

第2章 大数据技术26

2.1 大数据的基本概念与特性26

2.1.1 大数据的定义与内涵26

2.1.2 大数据的特征27

2.1.3 大数据与云计算29

2.1.4 大数据与数据统计30

2.1.5 大数据与数据挖掘31

2.2 大数据技术框架31

2.3 大数据采集与预处理技术33

2.3.1 大数据采集与预处理的目标与特点33

2.3.2 典型大数据采集系统34

2.4 大数据存储与管理技术35

2.4.1 大数据存储与管理的目标与特点35

2.4.2 典型大数据存储与管理系统37

2.5 大数据处理与分析技术38

2.5.1 大数据处理与分析特点与分类39

2.5.2 典型大数据处理系统41

2.5.3 典型大数据分析模型库42

2.6 大数据可视化技术44

2.6.1 大数据可视化的特点和类型44

2.6.2 典型的大数据可视化模型框架49

2.7 大数据技术在气象领域的应用51

2.7.1 大数据采集技术气象应用51

2.7.2 大数据存储与管理技术气象应用52

2.7.3 大数据处理与分析技术气象应用52

2.7.4 大数据可视化技术气象应用53

第3章 气象数据概述58

3.1 气象数据来源58

3.1.1 专业化气象数据生产58

3.1.2 社会化气象数据萃取59

3.2 气象数据分类59

3.2.1 按气候圈层划分60

3.2.2 按观测体系划分61

3.2.3 按资料时效划分61

3.2.4 气象资料分类行业标准62

3.3 气象数据语法语义64

3.3.1 气象资料文件名命名规则65

3.3.2 气象资料内容格式编码66

3.4 气象业务数据流程72

3.4.1 气象业务体制及功能组成72

3.4.2 气象信息数据流程74

3.5 气象数据的属性和特点77

3.5.1 气象资料数据的属性77

3.5.2 气象数据的特点78

3.6 气象大数据理解和分析81

第4章 气象数据采集与管理85

4.1 气象数据采集85

4.1.1 大气状态观测探测85

4.1.2 气象数据汇集交换87

4.2 气象数据预处理88

4.2.1 气象资料编码和译码89

4.2.2 气象数据质量控制91

4.3 气象数据管理93

4.3.1 气象数据库分类管理93

4.3.2 气象数据库体系结构94

4.3.3 气象数据管理技术97

4.4 气象数据采集与管理发展要求101

4.4.1 气象资料和产品时空密度高扩展要求101

4.4.2 气象产品服务时效性和精准性要求101

4.4.3 大数据技术对气象数据采集和管理的影响102

第5章 气象数据分析与计算104

5.1 天气学方法104

5.1.1 天气分析104

5.1.2 天气学概念模型109

5.2 统计学方法111

5.2.1 气象数据的数学描述111

5.2.2 气象变量的统计分析与计算112

5.2.3 气象场的统计分析与计算113

5.2.4 气象统计预报模型116

5.3 动力数值算法121

5.3.1 气象数据资料同化121

5.3.2 大气物理过程参数化122

5.3.3 气象模式数值计算方案123

5.3.4 数值预报产品解释应用126

5.4 气象数据分析与计算的计算能力需求128

5.5 大数据技术的气象预报预测潜力130

第6章 气象信息应用与服务133

6.1 气象应用服务分类及内容133

6.1.1 气象服务分类133

6.1.2 气象服务内容135

6.2 气象应用服务的手段和技术136

6.2.1 气象信息服务方式和手段136

6.2.2 气象信息服务关键技术137

6.3 气象应用需求分析和服务效益评估142

6.3.1 气象应用需求分析142

6.3.2 气象服务效益评估144

6.4 气象应用服务发展趋势146

6.4.1 气象应用服务需求挑战和供给模式变革146

6.4.2 以气象经济为特征的应用服务发展趋势147

6.4.3 以智慧气象为指导的气象应用服务发展148

第7章 气象大数据治理规划150

7.1 气象大数据的特点和发展趋势150

7.1.1 气象大数据的重要特点151

7.1.2 气象大数据的发展趋势153

7.2 气象大数据治理规划的目标和原则155

7.2.1 气象大数据治理规划目标155

7.2.2 气象大数据治理规划原则156

7.3 气象大数据治理规划的任务和框架157

7.3.1 气象大数据治理规划的主要任务157

7.3.2 气象大数据治理规划的基本框架159

7.4 气象大数据治理原则和范围160

7.4.1 气象大数据治理的基本原则160

7.4.2 气象大数据治理的主要范围161

7.5 气象大数据治理保障体系161

7.5.1 气象大数据战略161

7.5.2 气象大数据组织162

7.6 气象大数据治理技术体系163

7.6.1 气象大数据治理技术架构163

7.6.2 气象大数据标准管理165

7.6.3 气象大数据元数据管理166

7.6.4 气象大数据主数据管理167

7.6.5 气象大数据质量管理168

7.6.6 气象大数据资产管理169

7.6.7 气象大数据安全管理170

7.6.8 气象大数据生命期管理171

7.6.9 气象大数据系统实施173

7.7 气象大数据治理应用体系175

7.7.1 气象数据智能采集175

7.7.2 气象精准预报预测176

7.7.3 气象信息普惠服务177

7.7.4 气象业务科学管理178

7.7.5 气象业务持续创新179

7.8 气象大数据治理效果评估体系180

7.8.1 气象大数据治理促成因素180

7.8.2 气象大数据治理实施过程181

7.8.3 气象大数据治理成熟度评估181

7.8.4 气象大数据治理审计183

第8章 气象大数据系统构想与设计184

8.1 气象大数据系统总体架构设计184

8.1.1 气象大数据系统设计思路185

8.1.2 气象大数据系统层次划分190

8.1.3 气象大数据系统体系架构197

8.2 气象大数据系统基础服务能力构建199

8.2.1 基础服务逻辑层次模型200

8.2.2 基础服务应用系统规划202

8.2.3 基础服务系统功能构建205

8.3 气象大数据分析应用系统设计210

8.3.1 气象大数据分布式计算环境211

8.3.2 气象大数据分析模型集成219

8.3.3 气象大数据交互分析与可视化服务223

8.4 气象大数据信息挖掘应用225

8.4.1 大数据环境下的大气变量特征分析226

8.4.2 大数据环境下的气候预测因子选择技术229

8.4.3 大数据环境下气象应用服务跨领域信息挖掘232

第9章 气象大数据发展的思考和建议238

9.1 气象大数据的战略价值和社会意义238

9.1.1 气象大数据的战略价值238

9.1.2 气象大数据的社会意义240

9.2 气象大数据发展的主要问题和挑战241

9.3 发展气象大数据的措施和建议244

参考文献246