综合气象观测研究计划.docx
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综合气象观测研究计划
综合气象观测研究计划
(2009—2014年)
中国气象局
二〇一〇年三月
目录
一、引言……………………………………………………………3
二、总体目标………………………………………………………4
三、重点领域和优先主题…………………………………………5
领域1:
地面气象观测仪器设备…………………………………….....5
优先主题1:
高精度地面气象要素观测传感器与智能气象观测系统…..5
优先主题2:
云、能见度、天气现象自动化观测6
优先主题3:
大气成分观测仪器设备6
优先主题4:
专业气象自动化观测系统6
领域2:
高空大气探测仪器设备………………………………………..6
优先主题5:
高精度探空传感器7
优先主题6:
高空臭氧探空仪7
领域3:
地基遥感探测设备与技术……………………………………..7
优先主题7:
天气雷达升级主要技术7
优先主题8:
新型多通道微波辐射计7
优先主题9:
雷电监测设备8
优先主题10:
雷达遥感探测能力分析及应用8
领域4:
卫星遥感探测基础性与前沿性技术…………………………..8
优先主题11:
卫星遥感探测新技术与新方法8
优先主题12:
遥感卫星辐射校正与产品真实性检验仪器设备与技术9
优先主题13:
卫星及空间天气数据处理和产品系统9
领域5:
气象观测方法………………………………………...………...9
优先主题14:
气象要素观测方法10
优先主题15:
导航卫星水汽电离层综合探测及反演方法10
优先主题16:
微机电传感器测量方法10
优先主题17:
移动平台载荷气象探测方法10
领域6:
气象观测产品……………………………………..…………...10
优先主题18:
观测资料质量控制及产品11
优先主题19:
雷达数据处理算法和产品11
领域7:
气象观测数据信息标准及传输共享技术………….………..11
优先主题20:
观测数据信息标准化12
优先主题21:
观测数据信息传输与共享技术12
领域8:
气象观测保障………………………………………….……..12
优先主题22:
综合气象观测网运行监控及保障技术13
优先主题23:
气象计量技术与仪器标定13
领域9:
综合气象观测系统业务布局及外场观测试验…………..…..13
优先主题24:
综合气象观测网业务布局13
优先主题25:
青藏高原大气科学观测试验14
优先主题26:
综合气象观测外场试验14
一、引言
综合气象观测是我国气象事业发展的基础,是现代气象业务体系的重要组成部分,在国家防灾减灾和应对气候变化中占有重要地位。
综合气象观测研究是现代气象观测系统建设和发展的重要支撑,是提升现代气象业务服务水平的根本保障,是国家气象科技创新体系建设的重要任务。
经过多年的发展,我国初步建立了地基、空基和天基相结合,门类比较齐全,布局基本合理的综合气象观测系统。
随着应对气候变化和防灾减灾需求的变化以及现代气象业务的发展,我国综合气象观测系统也逐步显现出如下突出问题:
1.综合气象业务观测质量与气象预报预测需求的差距明显。
2.综合气象观测能力和稳定可靠性有待提高。
观测新技术新方法欠缺,关键器件和设备依赖进口,软硬件发展不平衡。
3.站网布局的科学性有待增强,尤其是西部地区站网密度不够。
站网布局研究和顶层设计不够,缺乏面向气象预报服务需求的针对性。
4.对探测资料的需求分析不足,资料处理和产品开发力度不够,综合应用水平不高。
5.外场观测试验条件、气象装备保障技术落后,与综合气象观测业务发展需求不相适应。
本计划以业务需求为牵引,以业务应用为核心,以业务急需为优先,以稳定运行为重点,旨在确保现有业务系统的高效稳定运行,促进综合气象观测系统又好又快发展,增强对气象预报预测及公共气象服务业务的科技支撑作用,提高原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新的能力,研制和生产具有先进水平的气象探测装备。
加强队伍建设和人才培养,提升综合观测系统稳定发展的智力支持水平。
二、总体目标
实现云、能见度、天气现象自动化观测,实现主要气象要素传感器国产化,使基本气象要素观测精度达到WMO规定要求。
发展遥感技术,提高气象灾害监测能力。
指导形成稳定的观测设备研发、生产及改进机制。
开展观测新技术新方法研究,逐步提升观测能力和水平。
加强新上自动观测数据与人工观测数据的误差分析,保证观测技术的连续性和数据的一致性。
研究气候观测网、天气观测网和专业气象观测网等业务布局技术,提出布局的关键技术指标,加强科学发展综合气象观测系统的方法研究,为综合气象观测系统建设提供科学依据。
开展综合气象观测数据质量控制研究,建立气象观测资料处理和观测产品生成系统,逐步形成融合多种观测资料的能力,提高对预报服务的支撑能力。
开展设备自动监控、装备保障技术研发,提升观测系统的技术保障水平和能力,提高观测设备及资料的可用性。
开展基准气候系统观测试验和外场对比观测试验,提升综合气象观测系统的技术水平和可靠性。
综合气象观测研究计划总体框架图
三、重点领域和优先主题
本计划设立9个重点领域,26项优先主题,100项任务。
领域1:
地面气象观测仪器设备
预期目标:
针对我国地面观测设备方面存在的主要问题,研制出高精度常规气象要素传感器,推动新型传感器技术发展,为实现地面观测全面自动化提供装备,逐步改变长期以来我国气象传感器和观测设备发展缓慢、技术落后的局面,满足气象预报服务的需要。
关键科技问题:
地面气象要素观测传感器的精度、稳定性、智能化,数据采集器微型化、通用化;云、能见度、天气现象、结冰、积雪、冻土、地面状况、干土层、气溶胶和干湿沉降的自动化观测;专业气象的自动化观测。
优先主题1:
高精度地面气象要素观测传感器与智能气象观测系统
高精度湿度传感器产品样机;高精度气压传感器产品样机;固态降水传感器产品样机;高精度总辐射表、直接辐射表、长波辐射表、紫外辐射表、光合有效辐射表产品样机;微型、低功耗、模块化、网络化的通用数据采集器产品样机;具有参数检测、运行监控、数据质量控制、非线性检定参数的智能气象观测系统。
优先主题2:
云、能见度、天气现象自动化观测
云自动化观测产品样机;天气现象自动化观测技术;能见度自动观测系统及标校技术;结冰、积雪、冻土、地面状况及干土层自动化观测技术;云光学厚度的多波长辐射仪器研制和反演方法。
优先主题3:
大气成分观测仪器设备
基于光腔衰荡光谱观测技术的大气气溶胶吸收系数样机;干湿沉降自动化采样器产品样机;高精度气溶胶单次散射反照率和非球形粒子散射的偏振技术。
优先主题4:
专业气象自动化观测系统
农业气象自动化观测系统;路面积冰传感器产品系统。
领域2:
高空大气探测仪器设备
预期目标:
针对我国高空气象观测设备方面存在的主要问题,研制出高精度气象探空传感器和高空臭氧探空仪,满足高空天气气候观测需要。
关键科技问题:
高空气象探测温压湿传感器的观测精度;高空臭氧探测仪。
优先主题5:
高精度探空传感器
高精度湿度传感器;高空硅电桥气压传感器产品样机;北斗卫星导航在气象探空中的应用技术。
优先主题6:
高空臭氧探空仪
高精度电化学反应臭氧探空仪样机。
领域3:
地基遥感探测设备与技术
预期目标:
针对我国天气雷达存在的主要问题,研制新一代天气雷达升级关键技术,提高雷达关键部件及整机可靠性;对激光、毫米波和双偏振雷达遥感探测设备在降水、气溶胶、风和云方面的探测能力进行评估;解决微波辐射计制作工艺、产品及反演算法问题。
关键科技问题:
多普勒天气雷达的信号处理,探测模式,速调管性能;微波辐射计的制作工艺和产品算法;高精度雷电定位算法及产品应用;激光、毫米波、双偏振及相控阵雷达的探测能力及应用。
优先主题7:
天气雷达升级主要技术
标准化CINRAD雷达信号处理系统;天气雷达弱信号处理和消除雷达干扰回波的技术;提高发射机速调管使用寿命的关键技术;固态发射技术及双线偏振技术的应用。
优先主题8:
新型多通道微波辐射计
新型多通道微波辐射计生产工艺;多通道微波辐射计产品应用;多通道微波辐射计反演算法。
优先主题9:
雷电监测设备
高精度云间闪探测系统产品样机;云地闪探测仪技术改进和高精度雷电定位算法及产品应用。
优先主题10:
雷达遥感探测能力分析及应用
激光雷达探测能力评估;双偏振雷达定量估测降水和相态识别能力评估;毫米波云雷达探测能力评估;相控阵雷达在天气监测中的应用。
领域4:
卫星遥感探测基础性与前沿性技术
预期目标:
研究卫星遥感探测基础性与前沿技术。
研制与集成辐射校正与真实性检验技术装备,改进辐射校正与真实性检验技术,开发辐射校正与真实性检验业务化观测与处理系统,提高遥感卫星辐射定标精度和遥感产品定量化应用水平。
改进气象卫星遥感资料处理和应用技术,提升卫星遥感资料在气象业务中应用水平,增强空间天气天基观测数据处理能力。
关键科技问题:
气象卫星基础性与前沿探测技术,天基遥感数据的处理和产品应用,遥感卫星辐射校正与遥感产品真实性检验。
优先主题11:
卫星遥感探测新技术与新方法
气象卫星遥感探测前沿技术原型(星载降水测量雷达数据处理与应用技术;多谱段多模态高光谱大气成分反演方法;自旋稳定气象卫星区域观测技术);星载亚毫米波大气探测关键技术;气象卫星星上辐射定标装置。
优先主题12:
遥感卫星辐射校正与产品真实性检验仪器设备与技术
辐射校正场与真实性检验外场仪器设备与技术;辐射校正场野外移动定标与真实性检验实验平台系统;气象卫星辐射校正与真实性检验业务化观测与处理系统;遥感卫星实验室光谱与辐射定标技术。
优先主题13:
卫星及空间天气数据处理和产品系统
卫星与地基多源观测数据及产品融合技术;遥感卫星与地基同步监测、相互验证灰霾气溶胶技术及其示范系统;利用风云卫星资料反演云、气溶胶和温湿廓线的关键技术;太阳活动对空间天气影响的监测与预报技术。
领域5:
气象观测方法
研究目标:
挖掘现有设备的观测能力,开展蒸发观测技术、温度测量技术、降水测量、冰雪观测技术方法研究,提高观测精度;研究导航卫星水汽层析、掩星探测技术和微机电云水测量技术;开展移动气象探测方法研究,提高气象观测和资料应用水平。
关键科技问题:
固态降水测量方法及自然下垫面真实蒸发量(或蒸散量)的观测与计算方法;导航卫星大气水汽电离层三维探测技术研究,低轨掩星、山基掩星获取温、压、湿等大气参数廓线的方法;微机电云水测量精度和观测方法;机载和球载遥感遥测方法及自动探空技术。
优先主题14:
气象要素观测方法
冗余和通风防辐射测温观测方法;红外地表温度测量技术;称重式降水观测方法;自然下垫面真实蒸发量(或蒸散量)的观测与计算方法;高空探测方法和探空标准化软件;冰雪自动观测关键技术。
优先主题15:
导航卫星水汽电离层综合探测及反演方法
导航卫星大气水汽电离层三维探测技术;低轨卫星和山基大气掩星观测技术;掩星(COSMIC)资料质量控制和同化。
优先主题16:
微机电传感器测量方法
云水含量传感器芯片产品样机;微机电地面和高空传感器测量方法。
优先主题17:
移动平台载荷气象探测方法
基于机载和球载的云和降水观测试验方法;移动平台的自动探空系统;移动平台的遥感探测技术。
领域6:
气象观测产品
预期目标:
研究观测数据质量控制方法,开发自动气象站、风廓线雷达、天气雷达、空基观测资料处理产品,建立产品标准算法库,建立供二次开发使用的公用开发平台,提高我国气象观测产品的开发水平。
关键科技问题:
自动气象站、风廓线雷达、天气雷达、大气成分、空基气象观测资料的质量控制技术;自动气象站、风廓线雷达、天气雷达、大气成分和空基气象观测数据处理方法、产品算法。
优先主题18:
观测资料质量控制及产品
地面气象观测数据质量控制方法;高空气象观测数据质量控制方法;大气成分观测资料质量控制方法;新型观测资料综合数据处理技术。
优先主题19:
雷达数据处理算法和产品
天气雷达定标方法和资料质量控制方法;全国天气雷达定量测量降水拼图系统;多波段天气雷达资料应用技术;天气雷达观测产品的标准算法库;风廓线雷达数据处理算法和产品;风廓线雷达定标及定量提取强度信息技术。
领域7:
气象观测数据信息标准及传输共享技术
预期目标:
研究观测数据信息标准及管理技术,建立自动气象站、风廓线雷达、天气雷达、空基观测资料等数据信息标准,研究西部地区、高山、海岛等无人站通信传输技术,以及应急机动观测资料通信传输技术,研制规范化的观测数据收集、分发软件,建立标准规范的数据存储共享平台,提高数据传输共享的时效性和数据的应用能力。
关键科技问题:
气象观测数据格式标准,气象观测数据传输、共享、存储与归档标准;探测站到省的规范化收集、分发软件;气象观测数据传输实时质量控制技术;西部地区、高山、海岛等无人站通信传输技术;应急机动观测资料通信传输技术;数据存储共享平台标准规范。
优先主题20:
观测数据信息标准化
新增气象观测数据格式标准;气象观测资料的数据传输标准;气象观测资料数据共享与服务标准;气象观测资料数据库与存储标准;气象观测资料归档标准。
优先主题21:
观测数据信息传输与共享技术
探测站到省的规范化收集、分发系统;国外气象观测资料收集整理与分析;气象观测数据传输实时质量控制技术;气象观测数据传输监视与统计分析技术;气象观测数据网格技术应用;西部地区、高山、海岛等无人站通信传输技术;应急机动观测资料通信传输;数据存储共享平台标准规范研究及系统。
领域8:
气象观测保障
预期目标:
在设备可靠性、运行保障业务体系、气象计量技术、气象物资装备信息化管理、测试维修技术、自动化实时监控及综合评估、定标处理、气象观测数据传输标准等方面进行研究,提高保障体系的可靠性和有效性。
关键科技问题:
观测网自动化实时监控和综合评估方法;新一代天气雷达测试与故障检测技术;自动观测设备计量检定测试技术;气象物资装备全寿命周期信息化管理方法。
优先主题22:
综合气象观测网运行监控及保障技术
综合气象观测网自动化实时监控与评估技术;气象物资装备全寿命周期信息化管理与评估系统;新一代天气雷达测试与故障检测技术;现场移动式检定装置。
优先主题23:
气象计量技术与仪器标定
新型湿度传感器和超声风测试技术;自动气象站自动化检测技术;大气成分监测设备的检定校准系统。
领域9:
综合气象观测系统业务布局及外场观测试验
预期目标:
研究国家气候观测网、国家天气观测网、专业气象观测网在优化和调整中面临的主要科学和工程技术问题,形成综合气象观测系统布局优化技术。
开展气候系统观测试验及气象观测仪器外场对比试验研究,逐步建立气候观测的技术方法,形成对比试验技术规范,为气候变化研究以及新技术、新设备的业务化提供支撑。
关键科技问题:
国家气候观测网、国家天气观测网、专业气象观测网的优化设计;第三次青藏高原大气科学试验;城市和城市群观测网布局方法;基准气候系统观测技术和方法;气象观测仪器外场试验方法。
优先主题24:
综合气象观测网业务布局
国家气候监测网业务布局和CCOS观测网络布局;国家天气观测网布局;风廓线雷达组网布局;专业气象观测网业务布局;城市和城市群观测网布局。
优先主题25:
青藏高原大气科学观测试验
青藏高原动力、热力作用的观测要素、方法、技术和站网布局;青藏高原及东侧观测布局关键技术。
优先主题26:
综合气象观测外场试验
气候系统敏感区和关键区的基本气候变量观测试验;基准气候系统观测试验;建立气象观测仪器对比试验平台及外场对比观测试验。
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