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“一张大网”惠及神州

2017年10月11日 10:30  中国气象报   作者:  0    收藏

中国气象报记者 卢健

  党的十八大以来,综合气象观测现代化建设快速发展,观测业务改革稳步推进,气象观测科技创新持续发力,初步建成较为完善的“地-空-天”三位一体综合气象观测体系。

  从单一气象观测到多要素观测,观测内容越来越丰富,我国气象观测能力显著增强,为气象防灾减灾、应对气候变化和生态文明建设提供了有力支撑;我国在气象观测相关领域的国际地位和影响力显著提升。我国已进入世界气象观测体系发达国家行列,正在向气象综合观测强国迈进。

  谋布局筑基石:“地-空-天”综合气象立体观测网成形

  大至环流形势变化,小至身边阴晴冷暖,观测数据是诸多气象业务得以开展的基石。

  随着公里级分辨率、多圈层耦合的气象数值预报模式以及相应的快速循环资料同化系统“落地”,基于移动互联的网格化气象实况服务即将成为现实,以精准预报为代表的气象核心业务对综合气象观测提出了新的更高需求。与此同时,全球新一轮科技革命和产业变革为综合气象观测跨越式发展带来历史性机遇。

  抓住时机,顺势而为。五年来,中国气象局孜孜不倦,力图构筑更全面、更精细的综合观测网络。《综合气象观测系统发展规划(2014-2020年)》《综合气象观测发展规划(2016-2025年)》《气象雷达发展专项规划(2017-2020年)》等一系列顶层设计相继出炉,为构建立体观测网指明方向。

  谋定,而后动。五年来,我国综合气象观测事业交出了一份“从单一气象观测到多要素观测,观测内容越来越丰富,气象观测能力显著增强”的成绩单。

  五年间,在我国960万平方公里的土地上,国家级地面观测站从2422个向10596个迈进,陆地空间分辨率从平均71公里缩小至30公里。在基础观测项目之外,农业气象观测、酸雨观测、气象辐射观测、云地闪观测、海洋气象观测、环境气象观测等布局渐趋完善。

  五年间,在我国2.5万米高空之下,120个高空气象观测站(不含港澳台)全部完成升级改造,其中87个参与全球交换。全国新建新一代天气雷达46部,参与组网运行的天气雷达已达190部,数量上基本与美国持平,陆地区域有效覆盖面积达45%,华南一带实现基本全覆盖;雷达探测业务迎来高科技“新成员”,开始使用激光雷达、云雷达、晴空测风雷达等。

  五年间,在距离地球800公里和3.58万公里的太空中,“风云三号”C星和“风云二号”G星、“风云四号”A星分别加入我国极轨气象卫星家族和静止气象卫星家族。如今,8星在轨稳定运行,我国成为国际上同时拥有静止气象卫星和极轨气象卫星的三个国家和地区之一;“风云二号”“风云三号”被世界气象组织纳入全球业务应用气象卫星序列之中。

  观测搭台,预报受益。地基、空基和天基观测站点优化布局效果究竟如何?

  实践是最好的检验手段。初始时刻的观测信息越丰富、越完备,初值越准确,对预报准确率提高所起到的作用就越大。五年来,陆地基本气象要素观测网在中国气象局数值预报业务系统的资料同化中得到了更为成熟和稳定的应用;“风云三号”卫星微波湿度计、微波成像仪和全球掩星大气探测仪资料成功进入同化系统,改进了对台风、暴雨等灾害性天气系统的预报效果;在天气雷达、风廓线雷达资料的帮助下,国家级和部分区域数值预报系统0至6小时中雨预报准确率提升了近10%。

  另一方面,随着天气雷达的建设和技术升级,对于指导基层防灾减灾工作有重要作用的短时临近预报,其准确率在现有基础上提高了3%到5%,时效提高了几十分钟至数小时;2015年我国台风24小时路径预报误差首次小于70公里,“风云二号”的高频次区域观测在其中发挥重要作用。

  拓领域开放共享:服务国家战略

  党的十八大以来,中国气象局始终站在服务国家战略的前沿,持续提高综合气象观测网资源利用效率,气象观测的“农业效益”“海洋效益”“生态效益”正在逐步显现。

  杭州G20峰会期间,与这座古城的繁华古韵所交织的是蓝天与好空气。“杭州蓝”的背后,则有一份气象力量——大气离子自动测报系统、黑碳检测仪、激光雷达……2013年,杭州市环境气象监测站建设完成。杭州市气象局联合市环保局,通过科学分析多年连续观测数据,共同编制完成《杭州大气复合污染综合监测系统建设项目报告》,开展城市通风廊道、大气环境容量、大气扩散条件等研究,建立大气污染防控响应机制。就在G20峰会前,杭州市气象部门研究出能见度与PM2.5浓度的关系曲线,向环保部门提供了“杭州蓝”的 “最节约”解决方案。

  实际上,这只是气象观测数据服务国家生态文明建设需求的一个缩影。陕西省气象局基于卫星遥感技术形成的红碱淖湿地变化及保护建议,被国家发改委采纳;东北地区农业生态综合监测站网建设,为粮食生产各环节提供全方位保障,农民种地越来越离不开气象科技。2017年4月,中国气象局印发《关于加快发展气候与生态气象观测能力的通知》,要求各地气象部门探索利用各类可行的技术手段,增加气候和生态气象观测要素,增强观测基础支撑;同样是这一年,中国气象局要求各级气象部门高度重视生态红线划定工作,特别要求在卫星遥感监测等方面形成业务技术能力。

  生态文明建设不仅是我国战略,也是全球气候治理的一部分。2015年6月30日,中国承诺二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取早日实现。这需要以壮士断腕的决心来推进能源转型,也对科学监测提出了更高要求。2016年底,中国气象局、中国科学院、科技部等合作研发的碳卫星发射成功,使我国具备了针对重点地区乃至全球的大气二氧化碳浓度监测能力。

  对于“一带一路”沿线国家和地区而言,自然灾害是可持续发展的重大威胁。近年来,中国向蒙古、尼泊尔、泰国、巴基斯坦等19个亚太国家赠送集成化的中国气象局卫星广播系统(CMACast)接收站、卫星天气应用平台,帮助“一带一路”沿线国家实时获取“风云”气象卫星资料。如今,这些系统已为多国气象监测提供支撑。除了援建,中国随时准备好为国外提供灾害监测数据支持。2017年9月10日,国家卫星气象中心启动灾害响应模式,将“风云三号”B星和C星过境墨西哥的遥感数据,提供给当地减灾机构和国际组织;同日,“风云三号”卫星数据第一时间提供给多米尼加共和国,对飓风“厄玛”造成的当地洪灾进行监测。

  多发的海洋气象灾害也对海洋气象监测工作提出新需求。目前,我国300余个海岛、海上钻井平台、千余艘渔船上安装的自动站,加上海上大浮标、小浮标以及飞机,共同构建了一个近海观测体系,气象雷达覆盖能力也已经逐步由岸基向深海延伸,成为海洋探测的强有力手段。

  数据安全稳定:确保业务可靠运行

  99.97%、99.05%、100%。这三个百分比分别是国家级台站自动气象站、新一代天气雷达、高空站的业务可用性数据。这组数据说明,这张综合气象观测网不仅铺得广、织得密,而且扎得牢,能够确保业务稳定可靠运行。

  然而,面对观测网中种类庞杂的观测设备和海量数据,能拿出这样的成绩,实非易事。其背后是从数据获取、传输,到计量检定、数据平台等每个环节的深刻变革。

  数据之流始于获取。2016年,地基观测数据获取实现了半个多世纪以来首次从“有人”向“无人”的转变。这一年,一场开始于广东、广西、四川等地的“无人值守”试点工作启动。一年后,结果令人欣喜:在只靠设备自动化运行的情况下,业务可用性提高了1个百分点以上。2017年,我国极轨卫星数据接收站在北京、广州、乌鲁木齐、佳木斯、瑞典基律纳5站的基础上,又多了一个新成员——南极站。这意味着,数据接收范围显著扩大,数据接收时效大为缩短。

  数据之流行在传输。五年间,地面观测数据分钟传输试点顺利完成,湖北、河北、上海等3个省(市)全部国家级气象站开展推广。组网天气雷达径向数据流传输试验开展,实现数据即扫即传,传输时效大大提高。

  数据之流重在计量。五年间,全国省级气象计量实验室完成改造,16个省级计量检定自动化水平得到升级,在西部地区和中东部边远地区的147个地市建设了地级移动校准维修系统,优化业务布局,提升省级计量检定能力,充分发挥地市级装备保障部门的现场校准维修作用,确保观测数据准确性这一“红线”不被逾越。

  数据之流见于平台。2016年,全国天气雷达拼图系统全面升级至2.0版本。升级后的拼图产品时间分辨率由过去的20分钟提高到了6分钟。如果过去预报员在16时调取天气雷达拼图,能看到的最新产品图是15时30分制作的,那么现在就可以看到15时50分制作的产品图。2016年,我国“风云”卫星遥感数据服务网提供的产品不断丰富,已具备综合提供“风云一号”“风云二号”“风云三号”,以及美国NOAA、GOES系列卫星,日本MTSAT卫星,欧洲Meteosat卫星等气象卫星数据的能力,“风云”卫星遥感数据服务网注册用户较上一年增长30%。

  数据之流严于考核。五年间,综合气象观测运行监控系统(2.0版)完成开发,监控设备种类由3种提升到十余种,监控范围涵盖雷达、自动气象站、探空系统、区域气象观测站、自动土壤水分观测站和雷电观测系统,并可扩展监控风廓线雷达、GNSS/MET、大气成分等业务,实现了综合观测系统业务装备运行监控全网覆盖。

  党的十八大以来,我国气象综合观测系统实现从过去技术手段单一、观测内容涉及面窄、结构层次简单的观测,向天基、地基和空基观测为一体的“华丽转身”。“一张大网”将全面惠及神州。


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