开源和开放数据在现代气象学中的作用

多年来，气象学专业的学生学习这门技艺时，需要用彩色铅笔尖，费力地手工绘制观测数据的等值线。虽然许多预报员仍然 практикуют 这门艺术，但计算机已经改变了业务运营、研究和教育。开源软件和开放数据 蓄势待发，将为该领域带来更多变革。

从某种意义上说，开放性一直存在。气象学本身就具有共享的文化——毕竟，如果你不分享，预报有什么用呢？国家气象局的数据是公开可用的，只要你知道在哪里可以找到它（以及找到它之后该怎么做）。虽然教育机构使用的许多软件都是开源的，但直到最近，互操作性仍然很差。不同的可视化套件有自己的数据格式，因此原始数据必须经过多次处理。学生和他们的导师实际上只能使用他们使用的工具提供的选项。

但社区正在发生转变。通过使用各种开源项目，气象学家可以使用“一个工具来读取数据，然后进行他们想要的任何计算”，Mike Baldwin 教授解释道。Baldwin 是普渡大学地球、大气和行星科学系的副教授。Baldwin 与普渡大学研究计算组的 Stephen Harrell 一起，致力于让气象学专业的本科生在处理天气数据方面获得更多实践经验。

学生们不再使用单一的、特定领域的工具，而是学习使用和开发使用广泛使用的科学库编写的软件。Python 已成为主流语言，这在很大程度上归功于 SciPy、NumPy 和 matplotlib 等库。学生可以使用这些工具来完成他们想要的数据分析，同时作业也比一般的计算机科学课程更贴近他们的学习和兴趣。此外，使用多领域工具和数据格式可以更轻松地与其他学科进行协作。

数据的性质也在发生变化。“数据集太大了，无法像过去那样下载和处理，”Baldwin 说，他指的是传统的模式，即在数据生成时拉取所有数据，处理数据，然后将其存储在磁盘上。OPeNDAP 等 Web 服务允许应用程序根据需要获取适量的数据。随时可用的数据和灵活的开源工具相结合，让今天的气象学专业的学生能够以前所未有的能力分析和互动天气。

许多学生在入学时几乎没有任何编程经验。Harrell 将其比作其他科学。正如化学专业的学生不仅学习化学，还学习实验室程序和设备一样，气象学专业的学生也必须学习他们专业的工具：“如果你今天预报天气，你就要使用计算机。”到目前为止，课程开发的大部分都集中在选修课上，但下一步是将这些工具纳入高年级学生的毕业设计预报课程中。Baldwin 的目标是“改变课程，使之成为标准的预报方法。”