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淺談氣象數據編碼

淺談氣象數據編碼

黃冠華
2015年12月

在世界氣象組織(WMO)的框架下,全球各地的氣象中心以及時、可靠和具成本效益的方法交換氣象數據,這些數據對香港天文台在預測和警告業務上是非常重要及必需的。現時,大部分的氣象觀測 報告均按照世界氣象組織制定的特定編碼方式編制,即「傳統字符代碼」(TAC)及「表格驅動代碼」(TDCF),再傳送至各地的氣象中心。兩種編碼方式皆適用於全球實時氣象數據交換的操作上。
由於通信線路的帶寬限制,氣象數據交換時必須被編碼以縮減數據量。TAC編碼於數十年前制訂,以英文字母和數字字符組合形式在當時的低帶寬通信線路設備,如電報機上傳送。為了減低傳輸數據對線路的負載,TAC編碼採用縮寫編碼及翻譯代碼兩種基本編碼方式來編譯數據,而不是以精確的數值碼編譯。此方法無可避免地影響了數據表達的精確性。例如,在地面觀測報告中,當能見度為5公里以上時,TAC編碼只容許數值以1公里的增減幅度來編譯(圖一)。
圖一
圖一   TAC信息解碼
「二進制通用數據表示格式」(BUFR)是世界氣象組織於80年代末期當電腦開始普遍地運用於處理氣象觀測數據時所發展的一種TDCF編碼格式,並希望利用它取代TAC。BUFR為二進制碼,具精簡、靈活及可擴展的特性,因此它非常適用於傳輸及存儲大量氣象數據。現今,更高分辨率和測量精確度的氣象數據正不斷增加並在各氣象中心之間交換,傳統的TAC編碼方法已不能有效地處理這些新數據以滿足不斷增長的需求。BUFR編碼則可支援更多新類型的數據、元數據、更高時間或空間分辨率的數據,以及更高精確度的數據如氣象衛星數據、飛機觀測和熱帶氣旋信息等等(圖二)。
圖二
圖二   BUFR信息解碼
現時,BUFR編碼已在氣象信息交換中扮演著重要的角色。使用BUFR的好處漸漸為人知悉及得到各氣象中心的認同。香港天文台在2010年開始使用BUFR格式編制日常觀測報告,所有報告同時以TAC和BUFR兩種格式編制並傳送至其他氣象中心。