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助力美丽中国建设
——为生态文明建设提供气象科技支撑

发布时间:2018年05月18日 来源:中国气象报社

  在自然生态系统中,气候是最活跃的因素,是自然生态系统状况的综合反映,也是人类赖以生存和发展的基础。

  气候条件决定了自然生态系统的基本格局。我国200毫米、400毫米和800毫米等降水量线分别对应干旱区与半干旱区、半干旱区和半湿润区及半湿润区与湿润区的分界线。胡焕庸线与400毫米等降水量线重合,既是人口分布线,也是气候线、生态线。这些都说明,在生态文明建设中,要根据气候条件,宜林则林、宜草则草、宜耕则耕;在经济布局中,也要根据气候条件,宜农则农、宜工则工、宜城则城。

  “生态兴则文明兴,生态衰则文明衰”,党的十九大报告提出“加快生态文明体制改革、建设美丽中国”,推动生态文明建设是人类社会可持续发展的必然选择。在这一过程中,要勇于直面能源资源相对不足、生态环境承载力不强、气象灾害种类多、极端气象灾害发生频繁的基本国情。天气气候服务在其中发挥着科技保障作用。

  气象部门凭借覆盖96%以上乡镇的气象监测站网、在轨运行的9颗“风云”气象卫星以及190部新一代天气雷达,能够从陆地到海洋、从地面到高空,全方位、多层次反映气象条件变化,为生态环境监测评估提供权威数据来源。气象部门承担着气象观测预报、防灾减灾、应对气候变化、开发利用气候资源、生态环境监测网络建设等职能,并参与重污染天气应对、环境风险预警管理、整合设立一批国家气象公园、实施生态文明绩效评价考核等任务。

  好愿景要有好落实。围绕改善和修复生态环境,气象部门大力推进人工影响天气作业,开发利用空中云水资源,近十年来,青海三江源借助人工增雨(雪)增加降水约550亿立方米,黄河源头“千湖景观”再度显现。

  围绕可再生能源开发利用,气象部门加强气候变化背景下气象灾害风险、致灾机理及演变规律技术研发,开展风能和太阳能资源详查和评估业务服务。

  围绕绿色城镇化建设,气象部门加强评估重大规划和重大工程项目的气候适宜性、风险性以及对局地气候的影响,并且开始聚焦公众呼声越来越高的“宜居城市、海绵城市、智慧城市”,建立城市资源环境承载力、气候效应评估系统,实施城市化地区气象灾害防治试点工程。

  围绕党的十九大提到的引导应对气候变化国际合作,气象部门充当最可靠的智囊角色,全面参与国家应对气候变化的政策部署和行动。在艰难的巴黎气候变化大会谈判过程中,中国气象局承担能力建设议题G77+中国集团协调人,并签署中英气候变化专家委员会关于气候变化风险评估合作的工作协议。

  最棘手的莫过于大气污染问题,面对我国群众的强烈期盼以及国际社会的压力,党的十九大把打赢蓝天保卫战提升到战略高度。回首过往,正是在2013年1月中旬,雾霾横扫大半个中国,而国家对如何客观描述雾霾一筹莫展之时,中国气象局主动请缨,通过气象卫星开展监测,不仅可以克服云雾影响,而且实现了对霾污染的定量描述。几年发展,气象部门不断提高对能见度和PM2.5的预报能力。京津冀地区雾霾中长期预报模型能够实现京津冀及周边36个城市能见度和PM2.5的16天预报。另外,国家气候中心携手中国环境监测总站,联合会商大气污染扩散气候条件,已经形成良好的合作机制。

  生态文明建设少不了气象科技的保障支撑。愿风景美如画,正是气象部门在参与生态文明建设的过程中,描绘出的美好愿景。

 

  特色成果展示

  生态气象监测

  服务国家千年大计

  生态气象监测评估的对象是农田、森林、草地、湖泊、荒漠、湿地等代表性生态系统中的水、土壤、大气、生物等要素,通过了解不同生态系统中地气间能量流动和物质循环,对生态质量进行指数化评估。气象部门拥有全国农业气象观测站653个、自动土壤水分观测站2111个,长期开展草地、森林等生态系统气象监测与评估,服务于国家生态文明建设。

  以雄安新区为例,新区成立之初,气象部门就对其植被生态质量进行了监测评估。结果显示,2000年以来雄安新区植被生态质量呈提高趋势,2017年植被生态质量指数平均达79.1,较2000年提高了40%;陆地植被净初级生产力2000年以来平均每年增加10.5克碳/平方米,地表“绿色”程度提高,利于增强雄安新区水源涵养能力。同时,多年的气象数据揭示了白洋淀对气候变暖起到抑制作用,对此,气象部门提出云水资源开发潜力值得重视、新区建设应留意规划通风廊道等建议,为雄安新区生态环境治理和保护规划提供智力支撑。

  牵住京津冀污染的“牛鼻子”

  伴随我国工业化、城镇化的快速发展,雾霾天气频发、大气环境污染、突发有毒有害气体泄漏、极端高温风寒等环境气象问题愈加明显,公众保护环境、保障健康的愿望越来越强烈。

  我国环境气象业务主要包括沙尘、空气污染气象条件、光化学烟雾、酸雨等在内的大气环境和大气成分监测预报预警,紫外线强度、花粉浓度、空气负离子、人体舒适度、疾病发生和流行等健康环境气象预报服务,以及突发环境事件的气象应急预警。

  当前,京津冀污染是生态文明建设的“牛鼻子”,气象部门开展了多项工作。作为7个国家级大气本底站之一,北京上甸子区域大气本底站的多年数据显示,上甸子区域PM2.5、一氧化碳和二氧化硫浓度呈明显下降趋势;二氧化氮浓度虽有下降,但趋势不明显;而臭氧却呈显著上升趋势;并且,上甸子的降水从硫酸型向硫酸-硝酸混合型转变。这些都为京津冀地区下一步减排工作提供依据。此外,气象部门将数值模拟预报和动态统计预报相结合,研发京津冀地区雾霾中长期预报模型,实现了对京津冀及周边36个城市能见度和PM2.5的16天预报。

  借云端活水开展生态修复

  为加强气候资源的开发利用,气象部门不断增强人工影响天气业务能力和作业水平,同时为增强防灾减灾能力,各地适时开展人工防雹、人工增雨(雪)作业。

  去年5月2日,内蒙古鄂伦春毕拉河林场发生森林火灾,火灾种类为高强度地表火,蔓延速度快、扑救难度大。中国气象局科学设计指挥,累计飞机增雨作业4架次,航行11小时,增雨成效明显,火情得到有效控制。这样的案例还有很多,2017年,全国共有2224个县级行政区域开展了飞机、地面人工影响天气作业。

  值得一提的是,当前,人工影响天气已经作为生态修复的重要手段。气象部门针对《全国重要生态功能区分布》首批确定的东北地区、三江源地区、祁连山地区和秦巴山地及南水北调水源区,确定了人工影响天气生态修复关注区,通过人工增雨(雪)作业,在水源涵养、生物多样性、洪水调蓄和重大水利工程蓄水等生态保护和修复方面发挥作用。

  案例很好地证明,向云端借活水能够有效助力生态文明建设。从2010年起,甘肃省气象部门在石羊河流域上游开展增雨作业,作业覆盖面积超过6000平方公里。在流域调水、人工增雨共同作用下,民勤蔡旗地区提前8年达到了国务院要求的治理目标。

  深度参与生态保护红线划定

  生态保护红线虽看不见,却是保障人民群众呼吸上新鲜空气、喝上干净水、吃上放心粮食等基本环境质量需求的安全线,也是继“18亿亩耕地红线”后,又一条国家层面的“生命线”。这条线如何划定、是否科学,事关国计民生,影响远及子孙后代。

  气象部门积极参与生态红线划定工作。2017年,全国气象部门配合环保部完成了京津冀及长江流域各省份生态保护红线审定工作。17个省(自治区、直辖市)气象局成为生态保护红线协调领导小组成员,12个省(自治区、直辖市)气象局专家担任生态保护红线委员会专家。

  气象专家表示,划定生态红线,要把应对气候变化的需要考虑进来,还要就相关气象因子制定标准,高分辨率卫星资料在这方面可以提供有力支撑。

  以辽宁为例,省气象局提供温度、降水、风、蒸发量等气象因子分析计算结果,用于评价生物多样性维护、防风固沙、水土保持、水源涵养等生态功能,评估生态保护区的重要性和脆弱性。

  用科学数据阐释气候安全

  在时代的风口浪尖上,气象工作者深知,气候安全是关乎整个国家乃至世界的大事。唯其如此,就更仰赖于科学决策,而科学决策必有可靠的基础研究。在国家应对气候变化战略决策中,气象研究充当了智囊角色。

  当前,我国采用冰芯、湖芯、海洋沉积、石笋、珊瑚、树轮、历史文献等数据研究古气候,且具有全球及中国近百年气温均一化产品制作技术,并能通过数值模式演算未来气候。

  研究表明,2017年全球表面平均温度比工业化前水平(1850年至1900年平均值)高出约1.1℃,为有完整气象观测记录以来的第二暖年份,也是有完整气象观测记录以来最暖的非厄尔尼诺年份。

  对我国而言,2017年属异常偏暖年份,地表年平均气温接近20世纪初以来的最高值。此外,我国气候变暖幅度比全球大,1951年以来平均每10年升高0.24℃;降水量变化不大,降水类型变化明显,小雨日数减少13%,暴雨日数增加10%,极端气候事件频繁。

  全球变暖对我国的影响不仅体现在天气气候上。研究指出,受气候变暖影响,我国大部分流域径流量下降,其中海河流域每10年下降23%;内陆湿地面积萎缩,洞庭湖湿地仅为上世纪五十年代的四分之一;多年冻土退化,高原重大工程运行安全受到威胁;我国大风日数降低,大气环境容量普遍下降5%至10%,京津冀和长三角地区大气环境容量每10年下降3%,低环境容量日数每10年增加6%。

  城市应学会应对极端天气

  城市如何直面气候变暖是迫切需要解决的难题。上海可谓大城市应对气候变暖的典范。

  科学家认为,受全球气候变化等不确定性因素影响,传统风险分析决策方法无法解决深度不确定情景下的风险评估及决策量化问题。然而,以鲁棒决策为基础的理论方法在国际上大量涌现,这些方法为减少不确定性、定量评估适应对策提供新思路。因此,上海气象部门基于该方法评估未来上海市内涝风险及气候变化适应对策。

  研究结果显示,暴雨内涝所致淹没范围大部分集中于黄浦江、苏州河沿岸的中心城区,在未来极端情景中,淹没深度可达1415毫米,比2013年9月13日暴雨最大淹没深度还多745毫米,淹没面积增加62%。

  排水能力的提标可以减少最大淹没深度幅度6%至31%、平均淹没深度减少7毫米至19毫米。城市绿地、地下深隧及其措施组合均有着不同程度的效果提升,可极大缓解温和情景及中等情景的内涝情况(减少率可达99%),在最极端情景下,也可将内涝的不利影响减少至可接受水平。

  气象科学家关于气候变暖的研究已经全面融入经济社会发展中,涉及面之广,从联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告就可以看出——该报告的每一章,都有中国科学家参与。

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