项目名称全世界务化海洋学预报系统与应用.docx
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项目名称全世界务化海洋学预报系统与应用
项目名称:
全世界业务化海洋学预报系统与应用
一、项目整体情形
申报奖励种类及等级
国家科技进步二等奖
候选人
王辉,仉天宇,管长龙,王彰贵,万莉颖,刘桂梅,杨清华,邢建勇,刘洋,季民
候选单位
国家海洋环境预报中心,中国海洋大学,山东科技大学
提名意见
按照《国家科学技术奖励办公室印发<国家科学技术奖励提名制实施办法(试行)>的通知》(国科奖字[2017]43号)和《国家科学技术奖励工作办公室关于2018年度国家科学技术奖提名工作的通知》(国科奖字[2017]44号)的要求,我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料,确认全部材料真实有效,相关栏目均符合填写要求,所有完成人和完成单位具有申报资格。
形成提名意见如下:
全球业务化海洋学预报系统基于先进数值模式,改进模式中的关键参数化方案,发展了创新的多源数据融合和同化系统,研发了一批具有我国自主知识产权的预报技术,在海域覆盖、预报时效、预报质量等方面都有很大提高,显著缩小了与国际领先国家的差距,体现了我国海洋数值预报的整体发展水平。
该套系统填补了我国全球海洋环境和极地海冰业务预报的空白,显著提升了全球-大洋-近海预报能力,是我国首个涵盖全球大洋到中国海的综合性业务化海洋学预报系统,是我国海洋数值预报技术发展的重要成果。
目前该套系统的研究成果已广泛应用于大洋航线、大洋渔业、海洋工程、深远海资源开发、海上军事行动、海上搜救、极地科考和北极航道等预报保障服务领域,充分体现了我国海洋数值预报技术的总体发展水平。
该套系统奠定了为我国海洋强国战略和“21世纪海上丝绸之路”建设需求提供海洋环境预报保障服务的基础。
二、客观评判
本项目的要紧功效是在国家科技支撑打算、海洋公益性行业科研专项、国家自然科学重点项目等重大项目支持下,通过技术改良、系统集成、查验应用而形成。
依托项目所构建的“我国首个全世界业务化海洋学预报系统”于2013年入选我国“十大海洋科技进展”,项目于2015年取得海洋科学技术一等奖,并于2016年代表国家海洋局参加国家“十二五”科技创新成绩展。
(见附件)
本项目针对科技创新点--拓展海洋环境数值预报保障的时空范围,冲破包括物理进程参数化方案、数值计算方式、海量海洋观测资料融合同化、多要素四维可视化等技术在内的多项业务预报领域的关键技术、实现8个子系统的高度集成及协同应用进行功效转化,形成具有很高的可操作性和有效价值的且具有资料接收、同化、模式运行、可视化及产品分发为一体的业务化运行系统,在评测鉴定、实际推行应用进程中,该系统取得了国内外机构、同行专家、应用单位的认可及高度评判:
多家第三方查验报告证明全世界业务化海洋学预报系统各组成部份业务化预报结果准确率较高。
自2013年至今,经中国科学院海洋所、中国科学院南海海洋研究所、中山大学、国家海洋局东海预报中心等多家第三方查验单位利用海洋水文气象观测资料、卫星沿轨数据产品、格点再分析资料等进行了多种方式的查验,证明项目功效-全世界业务化海洋学预报系统各组成部份业务化预报结果准确率较高,其中全世界表层海温120小时预报均方根误差为度左右,海面高度均方根误差约,表层海流均方根误差约,,全世界海浪波高绝对平均误差为,波周期均方根误差约,海面风场风速均方根误差小于s。
经与美国、欧洲等全世界海洋环境预报对照,该系统的整体预报能力达国际先进水平。
(见附件)
项目验收意见及功效鉴定评判优良,功效整体水平国内领先,跻身世界先进行列。
2014年科技部社会进展科技司、条件财务司组织相关专家对“十二五”国家科技支撑打算项目“全世界海洋环境数值预报关键技术系统集成研究及应用”(编号:
2011BAC03B00)进行了项目验收。
验收专家组以为该项目“成立了全世界海面风场和海浪数值预报系统”、“研制了全世界海洋温盐和海面高度资料融合同化系统”;“成立了全世界海洋环流和潮汐潮流数值预报模式”;“成立了南北极海冰数值预报模式”;“开发了集全世界海洋数值预报产品制作、分发及可视化平台于一体的全世界海洋数值预报业务化示范系统”;“开展了较为详细的第三方查验,并于2013年9月起,在国家海洋环境预报中心开展现范应用。
项目完成了任务书要求的全数研究内容,整体达到了考核指标要求”。
(见附件)
2017年在京召开的“全世界业务化海洋学预报系统与应用”功效评判会上,包括3位院士和6位相关领域知名专家组成的评判专家组一致以为,“该功效使得我国的海洋环境多要素数值预报范围从中国近海拓展到全世界,海洋环境预报服务保障能力取得了大幅提升,奠定了我国建设海洋强国及‘21世纪海上丝绸之路’海洋环境预报保障的基础。
整体水平国内领先、国际先进水平,其中多源海洋资料业务化同化和海上环境应用技术方面已取得国际领先行列。
”(见附件)
本项目所涉及的关键技术及所形成论文、专著、预报系统等功效在国内具有新颖性和先进性。
针对《全世界业务化海洋学预报系统与应用》的研究内容,委托中国科学院文献情报中心进行了科技查新和科技咨询(报告编号:
2017-720),该中心共查询了近30个相关数据库及网站,查出可对照文献24篇,报告指出“国内报导要紧以中国近海海洋气象观测和预报为主,并非涉及成立全世界-大洋(印度洋、西北太平洋、南极和北极)层级的海洋环境数值预报体系”,“国外比对文献均未涉及中国近海(渤海、黄海、东海和南海)海洋环境数值预报”,结果证明:
由国家海洋环境预报中心委托查新的“全世界业务化海洋学预报系统与应用”项目,在报告检索范围和时限内,除委托人公布外,在国内外公布文献中未见其它相同报导。
(见附件)
针对《全世界业务化海洋学预报系统与应用》发表的科技论文,委托国家图书馆科技查新中心进行了了论文收录和引用检索(编号:
2017-NLC-LWCZ-3341),共检索ScienceCitationIndexExpanded(SCI-E)、EICompendexWeb(EI)、中国科学引文数据库(CSCD)、中国学术期刊网络版(CNKI-CAJD)、中国引文数据库(CNKI-CCD)、JournalCitationReports和中国中国科技期刊引证指标7个数据库。
检索论文共138篇。
检索结果为:
在SCI数据库中被收录45篇,被引用149次;在EI数据库中被收录20篇,在CSCD数据库中被收录52篇,被引用148次;在CNKI-CAJD数据库中被收录91篇;在CNKI-CCD数据库中被引用216次。
(见附件)
作为应用型项目,项目功效陆续投入预报应用,覆盖公益服务、军事保障、应急响应、科研专项等多个领域,目标用户群体持续扩大。
依照中国极地中心、中国远洋海运集团有限公司、海军海洋水文气象中心、国家深海基地治理中心、中国石油集团海洋工程有限公司、福建省和浙江省海洋预报台等单位对全世界业务化海洋预报系统的应用情形证明,本项目功效在“雪龙号”极地科考、船舶航行安全保障、“蛟龙号”深潜器应用性实验、南海天然气水合物安全试采及日常业务预报保障等方面应用成效较好,为海上活动提供了科学决策支持。
三、推行应用情形
该系统自2013年9月在国家海洋环境预报中心投入业务化应用,每日持续提供以后120小时全世界大洋(含南北极)到中国近海区域的多要素海洋预报产品和诊断分析产品,知足了我国海洋经济进展和海上军事保障需求,显著提升了我国海洋环境保障能力。
该系统提供的全世界、印度洋、南北极、中国周边海域的海面风场、海浪、环流、潮汐潮流等数值预报产品已普遍应用于极地科考、海上搜救、大洋航线、大洋渔业、海洋工程、深远海资源开发、海上军事行动等预报服务保障领域。
该系统为2014年以来的我国所有极地科考提供预报保障服务,专门在2014年1月雪龙船被困南极冰区后,提早3天准确预报出了适合雪龙脱困的时刻窗口;成功保障了迄今为止我国所有14次北极东北航道商业航行、第一次南极商业航行、“蛟龙号”历次深潜作业和南海可燃冰第一次试采作业;长期持续为马航MH370失联飞机搜救、我国海军亚丁湾护航行动提供准确预报保障信息;准确评估预测了日本福岛“311”地震海啸核泄漏对我国的阻碍评估工作。
该系统还为我国各级地址海洋预报部门提供了靠得住的预报指导产品。
要紧单位应用证明见下表。
应用单位名称
应用技术
应用的起止时间
应用单位联系人/电话
应用情况
中国极地研究中心
极地数值预报技术
2014年11月-2017年3月
綦欣
为“雪龙船”第31次至33次南极科学考察任务和第6次至第8次北极科学考察冰区航线选取和科考计划制定及现场作业提供了南极海冰预报保障服务
中国远洋海运集团有限公司
极地数值预报技术
2014年7月-2017年9月
丁亚明
为13艘次北极东北航道商业航行提供了天气、海冰和海浪综合预报服务,为永盛轮南极首航提供了精细化预报保障服务。
海军水文气象中心
南海和印度洋大气、海洋精细化数值预报系统
2014年7月-2017年11月
张志远
0
项目中的“南海和北印度洋大气海洋精细化数值预报系统”,为海洋环境预报业务人员的工作提供了有力的技术支撑,提升了海军水文气象保障能力。
国家深海基地管理中心
全球业务化海洋预报系统
2014年12月-2015年2月
丁忠军
在“蛟龙”号西南印度洋试验性应用航次(大洋35航次)的科考任务中得到了很好的应用。
国家海洋局北海预报中心
全球业务化海洋预报系统
2014年1月-2017年11月
赵鹏
为我单位的预警报工作提供了有力的技术支撑,使得我中心出色的完成了多项海洋环境预报保障任务。
浙江省海洋监测预报中心
全球业务化海洋预报系统
2014年1月-2017年11月
车助镁
海温周预报以及灾害警报中,中国周边海域精细化海洋环境数值预报子系统为此提供了非常有参考价值的相关预报产品。
福建省海洋预报台
全球及中国海业务预报系统
2014年1月-2017年11月
李雪丁
在福建省沿海海洋环境预报、渔场海况预报、海上生产环境保障、海洋防灾减灾等方面得到了应用,通过该系统相关数值产品,对预报结果的改善起到了重要作用。
国家海洋局东海预报中心
全球及中国海业务预报系统
2014年1月-2017年11月
赵江艳
参考了国家海洋环境预报中心全球业务化海洋学预报系统的有关数值预报产品,为发布预报提供了技术支持和数值产品依据;东海预报中心在2015年的海峡两岸客运航线的海洋环境保障预报中,综合参考全球业务化海洋学预报系统数值产品。
中国石油集团海洋工程有限公司
南海业务预报系统
2017年3月-11月
马廷雷
为天然气水合物试采项目提供了多个海洋环境要素风险评估、关键海洋参数分析,为天然气水合物试采项目前期的技术研发、平台参数设计等提供决策支持
四、要紧知识产权证明目录
知识产权类别
知识产权具体名称
国家
(地区)
授权号
授权
日期
证书编号
权利人
发明人
发明专利有效状态
计算机软件著作权
全球电传资料可视化平台
中国
2013SR118098
2013年11月02日
0623860
国家海洋环境预报中心
仉天宇等
有效专利
计算机软件著作权
三维温盐流时空可视化
中国
2011SR095183
2011年12月14日
0358857
山东科技大学
季民等
有效专利
计算机软件著作权
基于粒子系统的流场动态可视化系统【简称:
流场动态可视化系统】
中国
2011SR096589
2011年12月16日
0360263
山东科技大学
季民等
有效专利
外观设计专利
大气质量传输仪
中国
2015年05月08日
3390101
山东科技大学
季民等
有效专利
五、要紧完成人奉献
姓名
排名
技术职称
工作单位
对项目技术创造性贡献
王辉
1
研究员
国家海洋环境预报中心
项目负责人。
负责项目的总体设计和组织实施,创造性地提出研制第一代中国全球业务化海洋学预报系统、制定技术方案并成功应用于海洋渔业、远洋运输、海洋资源开发、海洋权益维护、大洋极地科考等领域,在本项目中投入的工作量占本人工作量的60%,项目执行期间发表文章10余篇。
仉天宇
2
研究员
国家海洋环境预报中心
承担全球海洋预报多模式系统业务化集成支撑子系统建设,搭建了系统集成、运行监控和产品可视化平台,完成了各类数据处理和数据平台建设,在本项目中投入的工作量占本人工作量的70%,项目执行期间发表文章多篇,并申请软件著作权1项。
管长龙
3
教授
中国海洋大学
研制并改进了海气交换通量的参数化、涌浪传播耗散的参数化,构建了全球多重网格海浪模式,提高了海浪数值模式的精度。
该项目研发工作中投入的工作量约占本人工作总量的60%。
项目执行期间发表文章10余篇。
王彰贵
4
研究员
国家海洋环境预报中心
负责承担项目中印度洋海洋环境预报子系统框架设计,优化物理参数方案,研发了温跃层、混合层诊断分析和中尺度涡辨识技术,系统集成并开展军方和民方的推广应用,该项目研发工作中投入的工作量约占本人工作总量的60%。
项目执行期间发表文章10余篇。
万莉颖
5
副研究员
国家海洋环境预报中心
承担全球海洋环流数值预报子系统建设并研制了多源多尺度海洋资料业务化同化技术,形成了全球海洋资料信息库。
该项目研发工作中投入的工作量约占本人工作总量的70%。
项目执行期间发表文章多篇。
刘桂梅
6
研究员
国家海洋环境预报中心
承担中国海三维温盐流数值预报子系统建设,研发了基于海面风、浪、流、温、冰多要素的海上失事目标的漂移轨迹业务化定量预测技术,并成功应用于南海天然气水合物开采过程的保障服务。
该项目研发工作中投入的工作量约占本人工作总量的60%。
项目执行期间发表文章10余篇。
杨清华
7
研究员
国家海洋环境预报中心
首次开展了基于冰-海耦合模式的准实时冰厚资料同化研究,显著提升了全北极海冰厚度预报技巧。
所发展的北极和南极海冰数值预报系统为我国历次极地科考作业的顺利完成提供了重要保障,得到了雪龙船、考察队和极地主管部门的一致好评。
在《JournalofGeophysicalResearch》、等国内外期刊发表研究论文20余篇,并曾被美国麻省理工学院模式开发组作为亮点工作在网站进行了专题介绍。
邢建勇
8
副研究员
国家海洋环境预报中心
牵头开发了全球海面风场数值预报子系统和印度洋海面风场数值预报子系统,完成与海浪数值预报模式、海洋环境数值预报模式的接口研制,实现了数值预报系统的业务化运行。
该项目研发工作中投入的工作量约占本人工作总量的70%。
项目执行期间发表文章10余篇。
刘洋
9
高级工程师
国家海洋环境预报中心
负责承担全球潮汐潮流数值预报子系统建设并研制了远洋船舶适航条件与海洋环境参数相结合的最优航线设计技术,海上工程作业和下潜时间窗口优选技术。
该项目研发工作中投入的工作量约占本人工作总量的70%。
项目执行期间发表文章3篇。
季民
10
教授
山东科技大学
在海洋流场、温度场、风暴潮和海啸过程的时空特征分析的基础上,在大、中、小三个不同尺度下进行了海洋预报要素的可视化方法探索,开发了基于三维地球模型的海洋预报要素可视化系统,通过风场符号法、三维切片法、三维云体法、粒子系统法等实现了对海洋风场、流场、温度场、盐度场、海浪场的时空动态可视化表达,并借助GPU并行运算提高了系统可视化效率。
获得国家软件著作权2个
六、要紧完成单位奉献
单位名称
排名
创新推广贡献
国家海洋环境预报中心
1
项目的牵头单位,主要承担了全球业务化海洋数值预报各系统的全部建设和业务运行工作,构建了全球-大洋-近海三级嵌套的海洋环境数值预报体系,实现了全球海域范围内从三十公里级到公里级空间分辨率的一体化预报业务全覆盖,实现了全球业务化海洋学预报系统的稳定运行,近年来出色地完成了各类海洋环境预报保障任务,在多个领域得到了广泛的业务化应用。
发表论文篇,获得1项软件著作权。
中国海洋大学
2
项目的课题负责单位,负责全球海面典型环境要素数值预报关键技术研究,主要涉及全球海面风场和海浪的数值预报系统。
负责承担海浪预报模式的构建和相应机制的研究,研制并改进了海气交换通量的参数化、涌浪传播耗散的参数化,构建了全球多重网格海浪模式,提高了海浪数值模式和预报系统的精度,并将所研制的海面风场和海浪业务化预报系统推广应用于海洋工程设计中的环境要素评价。
山东科技大学
3
项目的主要参与单位,在大、中、小三个不同尺度下进行了海洋预报要素的可视化方法探索,开发了基于三维地球模型的海洋预报要素可视化系统,通过风场符号法、三维切片法、三维云体法、粒子系统法、纹理法、迹线法、流箭头法、LOD法等实现了对海洋风场、流场、温度场、盐度场、海浪场的时空动态可视化表达,并借助GPU并行运算提高了系统可视化效率,同时开发了海洋预报可视化数据预处理系统,实现了海洋预报数据的自动化预处理和预报产品的自动化生产和输出。
七、完成人合作关系说明
本项目功效为八个子系统,别离是全世界海面风场数值预报子系统、全世界海浪数值预报子系统、全世界海洋环流数值预报子系统、全世界潮汐潮流数值预报子系统、极地海冰数值预报子系统、印度洋海域海洋环境数值预报子系统、中国周边海域(渤海、黄海、东海和南海)精细化海洋环境数值预报子系统和全世界海洋环境预报业务化集成支撑子系统。
第1完成人国家海洋环境预报中心王辉研究员作为整体负责人牵头组织实施,第2完成人仉天宇负责全世界海洋环境预报业务化集成支撑子系统建设,第3完成人管长龙负责全世界海浪数值预报子系统建设,第4完成人万莉颖负责全世界海洋环流数值预报子系统建设,第5完成人王彰贵负责印度洋海域海洋环境数值预报子系统,第6完成人刘桂梅负责中国周边海域(渤海、黄海、东海和南海)精细化海洋环境数值预报子系统建设,第7完成人杨清华负责极地海冰数值预报子系统建设,第8完成人邢建勇负责全世界海面风场数值预报子系统,第9完成人刘洋负责全世界潮汐潮流数值预报子系统建设,第10完成人季民负责各子系统产品可视化展现平台建设。
列位完成人通力协作高质量完成了项目。
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- 项目 名称 全世界 海洋学 预报 系统 应用