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发展综合观测 摸准天气脉搏
——《综合气象观测研究计划》解读

来源:中国气象报社   发布时间:2013年04月17日09:14
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  中国气象报记者张玮鸥

  2013年,布设在西藏、新疆、内蒙古、广东等地全自动探空系统将完成试点,进入设备定型阶段。该系统自2012年开始在这些地区开始业务试点以来,自动化程度高、运行正常,解决了在艰苦地区开展探空观测的难题。

  这是《综合气象观测研究计划(2009—2014年)》(以下简称观测研究计划)实施以来的研究成果之一。

  自2007年以来,在公益性行业(气象)科研专项等科研项目的支持下,中国气象局开始对综合气象观测以业务应用为主的研究给予持续的科研投入。观测研究计划的实施,使这方面的研究有了顶层设计,更加系统、规范。

  思路设计:由当下到未来 解决业务需要

  据观测研究计划首席科学家曹晓钟介绍,此次修订着重解决观测业务方面的需求。

  观测系统目前正处于人工气象观测向自动气象观测转变、自动气象观测技术不断快速发展的变革中。在此过程中,由于观测设备的变化而导致观测方法发生改变,从而推动了整个观测业务流程和业务体系的变革。“因此,急需研究解决人工观测向自动观测变革过程中观测业务存在的关键技术问题和薄弱技术环节 。”曹晓钟表示。

  “在现有技术条件下,更有效地发挥综合气象观测的丰富内涵,促进观测系统整体效益的提升,至关重要。”观测技术和业务的发展使观测系统的发展更加注重发挥综合观测的效益,其综合的内涵也更加丰富,主要表现为:地基、空基、天基观测等多种技术和观测方式的综合;从初始观测、数据采集、信息产品加工到观测资料应用整体流程的综合;物理过程、化学过程、生态过程等多个过程的综合观测。如何更有效地发挥气象观测系统综合的特点、以促进观测系统整体效益的提升,成为研究工作的另一个重点。

  此次修订注重未来观测业务科技的前瞻性、探索性研究。从气象科学的发展历史可以看到,气象科学的发展是从观测开始的,而其中具有里程碑意义的发展多是科学技术的提升和观测能力的提高所推动的。在气象业务的建设和发展中,综合气象观测系统也发挥着基础和先导作用。在观测研究计划中研究探索一些重大前沿技术问题,不仅有利于推动综合气象观测系统的发展,也有利于推动整个气象科学和气象业务的发展。

  曹晓钟说:“在观测研究计划的具体内容中,‘综合’更是重中之重。”

  重中之重:加强综合观测技术与预报服务交互式研究

  修订后的观测研究计划含6大主攻方向(即6个重大专项),8个重点领域含44项优先主题和1项区域特色,基础支撑平台含3项主题。曹晓钟介绍,观测研究计划的重点领域没有按照传统观测领域的分类进行划分,如地面气象观测、高空气象观测等,而是更加注重从综合的角度考虑观测系统的研究,6个重大专项中有3个是综合观测研究项目,这也是观测业务今后发展的一个主要方向。    

  观测研究计划更加注重与预报服务的交互式研究,以此来进一步提升观测系统的整体效益。开展观测系统对数值预报的影响研究是该计划的六大主攻方向之一,开展观测系统与预报系统交互式研究是该计划8个重点领域之一。

  今年3月底发布的观测研究计划重点集中在三个方面:一是继续加强重要和关键设备及传感器的研制,以及微波、激光等气象遥感观测新技术和新一代天气雷达、气象卫星探测技术等方面的研究;二是深入开展综合气象观测方法及产品的研究,包括地基、空基、天基相结合的大气垂直综合观测技术和多源三维综合观测数据集成技术;三是大力推进综合气象观测与预报和服务的交互式研究,包括开展不同观测系统对数值预报的影响与评估方面的研究、基于预报和服务的观测站网优化设计等。

  曹晓钟介绍,观测研究计划将以台站综合气象观测、地基气象遥感观测和卫星气象与空间天气观测的研究为基础,重点开展综合气象观测方法及产品、预报系统与观测系统交互,以及综合气象观测试验方面的研究,加强基础支撑平台、现代新技术在气象观测保障和气象信息方面的应用研究。具体研究内容主要包括综合气象观测系统总体设计、观测仪器、观测方法、观测产品和观测系统保障等方面。

  独特之处:加强未来技术预研究 邀请企业参与

  观测是气象科学的基础,观测研究的适当超前,会推动整个气象科学和气象业务的发展。所以观测研究计划不仅仅考虑观测本身的需求,更要考虑到观测系统的发展对整个气象业务的推动作用。

  观测研究计划加强了对未来技术的预研究,设立了两个重大专项,分别研究新一代天气雷达和新一代风云气象卫星探测技术,体现了超前性。曹晓钟说:“近几十年以来,科学技术发展很快。下一代天气雷达或者风云气象卫星是什么样子,会给观测业务和整个气象业务带来哪些变化和影响,需要我们在科学研究中进行预演。”

  以新一代雷达观测技术研究为例,观测研究计划拟在多普勒雷达技术及相关技术的基础上,开展新一代天气雷达技术研究,拟解决的重大科技问题包括多波长、多极化、多普勒、相控阵等多种技术的集成关键技术;研究更细的雷达扫描波束宽度,更精细的探测分辨率,以及作为定量应用的雷达标定技术和不同天气条件下的观测模式及数据处理算法等。曹晓钟说:“新一代雷达推广应用,将给整个观测系统及预报业务带来诸多变化。”

  另外,与天气、气候、应用气象这三项研究计划相比,观测研究计划还有一个特点:专家工作组成员不但包括国家级业务和科研单位、管理部门、相关科研院所,还包括了气象设备研发生产企业的技术骨干。曹晓钟告诉记者:“对于气象观测业务来讲,观测仪器是基础。首先要有观测仪器,其次才有观测方法。在研究计划修订过程中,气象观测仪器设备研发和生产企业参与其中。研究计划的修订,涉及各方面的专家300余人次。研究计划发布是各方专家集体智慧的结晶。”

  曹晓钟希望,经过5年至8年的努力,在气象探测装备、气象观测方法、综合观测产品和观测系统计量与保障等方面的科研成果达到国际先进水平,为建设布局合理、技术先进、装备精良、运行稳定、保障有力、满足需求的中国特色综合气象观测系统提供强有力的科技支撑。

  (责任编辑:孙祎)

  

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