前两年研究进展和后三年研究目标和任务.docx

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前两年研究进展和后三年研究目标和任务

前两年研究进展和后三年研究目标和任务

2007第3期总第20期中国气象局科技发展司973（南方暴雨）项目管理办公室二OO七年六月十日中国气象局科技发展司973（南方暴雨）项目管理办公室二OO七年六月十日国家重点基础研究项目我国南方致洪暴雨监测与预测的理论和方法研究前两年研究进展和后三年研究目标和任务国家重点基础研究项目我国南方致洪暴雨监测与预测的理论和方法研究前两年研究进展和后三年研究目标和任务项目首席科学家在后三年启动会议上的报告一、项目前两年（2005-2006）研究情况1．圆满完成本项目前两年（2005-2006年）的研究任务，达到了预期目标年）的研究任务，达到了预期目标1）紧紧抓住我国南方暴雨的中尺度物理模型的研究和提高暴雨预报能力这两个主攻方向，强调不仅要重视发表高水平的论文，更要重视整体研究目标的实现，整体成果的形成，来解决对我国经济和社会发展产生重要影响的我国南方暴雨预报问题，在此基础上为每个课题制定了两年的阶段性研究目标和五年的长期目标。

2）明确提出集中力量、突出重点的组织措施,每个课题都明确重点要抓的专题以及每个课题与其它课题的关系。

3）项目实施两年来，共召开专家组和课题组长扩大会议3次，学术年会1次。

全面了解课题的工作进展和成果，解决研究中存在的困难和问题，疏通资料使用的渠道，加强课题间和课题内部的协调和研究的连续。

4）2006年在北京分别以课题组为单位召开了课题中期自评估会议。

项目首席科学家、项目专家组成员莅会指导，各课题检查了每个成员的工作状态和取得的成果、创新之处，分析课题前两年存在的问题，研究并制定后三年的研究计划，对专题和子专题进行调整。

项目信息动态5）在外场试验准备方面，组建长江中下游与华南地区的四个中尺度观测与应用试验基地以及2007/2008年我国南方暴雨野外科学试验实施方案，并在野外试验中将使用先进观测装备，如机载下投式探空、车载双偏振多普勒雷达，毫米波云雾雷达等，为我国南方暴雨野外科学试验做好充分准备。

6）2006年12月11-12日，项目根据科技部的要求认真组织并召开了课题中期评估会，各课题组长对两年来的工作及取得的成果进行了认真的总结，展示了各课题有创新意义的研究成果。

评估专家一致认为本项目所有课题的研究状态和研究前景均十分良好，研究工作取得重大进展，评估专家组给每个课题组的综合评估成绩均为优。

2.项目研究工作的总体水平第一，在我国南方-中尺度暴雨的结构研究方面取得了两个方面的重要进展：

其一是提出了我国华南前汛期暴雨形成的多系统的天气学模型，这一工作在国内尚属首次，在国际上即使日本、韩国等东亚国家也未提出此类概念。

其二，提出了非线性对流对称不稳定以及强迫流与不稳定流相互作用在深厚湿对流发生、发展中的重要作用，同时提出了梅雨锋锋面环流与锋面低涡相互作用的概念模型等两个具有创新意义的机理理论，这对深入了解我国南方暴雨机理不仅具有重要理论意义，而且具有应用价值。

第二，我们从大尺度环流异常与外强迫异常以及百年尺度的气候尺度系统研究了我国南方暴雨形成的大尺度环流背景与气候背景，取得了一系列研究成果，这些成果不仅具有较高的理论价值，而且对暴雨中长期预报具有很强的应用价值。

第三，在定量遥感研究方面我们在三方面已经取得明显进展，即进一步改进了算法，提高了反演精度；从国外卫星资料反演转为以国产的风云系列卫星资料为主的反演技术研究，从单多普勒雷达反演技术发展为多部雷达组网反演技术；进一步强调了定量遥感资料在多种资料融合、同化中的应用。

目前我们在理论和反演技术上与国际水平相当，但在资料同化中应用仍然略逊色于发达国家的水平。

第四，我们自主发展的高分辨、非静力中尺度数值模式Grapes-meso不仅具有与WRF同等功能的一系列物理过程，而且我们的模式已发展为具有以下四大功能的中尺度模式：

（1）与自主发展的云模式联结，发展成具有云分辨能力的中尺度模式；

（2）与自主发展的雷电模式联结，已具备模拟与预报雷电过程的能力；（3）正在发展初值具有云参数的热启动功能，使我们模式具备临近预报（0-6小时）的能力；（4）已把Grapes-meso发展成逐时快速循环分析与预报的模式系统。

上述四个功能表明我们发展的中尺度数值模式已完全具备国际先进中尺度数值模式最前沿的功能，已完全可以和国际先进的WRF、MM5比较。

第五，本项目计划组织的2007/2009我国南方暴雨野外科学试验具有几大特点：

（1）建设具有适应性功能的中尺度观测网；

（2）不仅考虑华南前汛期暴雨的试验，同时考虑雨带向北变动而形成长江中下游梅雨锋暴雨的试验，企图获取整个夏季季节变动（梅雨锋北抬）过程中的试验资料，大大提高了试验的科学价值。

（3）把试验与中尺度业务能力提高结合起来，通过野外试验，探索如何提高中尺度观测与预报业务能力。

这些特点和目前国际上已经组织的中尺度试验具有同样的科学性、先进性，和1998年、2019/2019年野外试验相比已迈出了实质性的一步。

3．研究工作状态和研究前景我国南方中尺度暴雨具有突发性和多发性，可以说它所涉及的诸多基础性和关键性理论问题尚有待突破。

为了进一步认识我国南方暴雨的形成机理，提高暴雨的预报能力，本项目的总体目标有两个：

一是力争在引发我国南方暴雨的中尺度系统发生、发展及其与大尺度天气系统的相互作用和影响机制与预报理论等科学问题上有所突破，从而揭示我国南方致洪暴雨的形成及发生发展的机理，建立我国南方致洪暴雨系统的中尺度物理图象。

二是研制和开发有中国知识产权的中尺度暴雨预报模式，提高暴雨的预报能力。

这对提高我国的短期和临近预报水平，增强我国防灾、减灾的总体能力和国民经济的可持续发展具有极其重要的意义。

两年来，项目在这两个问题上已有明显进展，对引发我国南方致洪暴雨的中尺度强对流系统发生发展的机理以及与大尺度相互作用有了进一步的认识，具有我国知识产权的新一代（高分辨、非静力）暴雨预报模式已经初步建立，与其有关的云模式、边界层模式、雷电模式的耦合以及资料的同化和融合等都有了进一步进展。

外场试验的实施方案已经完成，该方案既考虑了充分获取中尺度资料，支持项目的中尺度研究，同时又考虑到与业务能力提高紧密结合，以野外试验带动中尺度灾害天气监测与预报能力的提高。

因此，可以说通过两年的努力，本项目有了一个十分良好的开端，所有这些工作为高质量地完成项目的总体目标奠定了坚实的基础。

两年来的科学研究表明：

项目的总体目标可以实现，中国科学家有能力在暴雨形成机理研究和提高预测能力方面取得重要突破。

上述分析充分说明本项目在研究方向上和国际的发展趋势一致，两年的研究已经大大地推动了我国在这一学科领域的发展，在主要研究领域已大致和国际先进水平接近或相当，在某些领域还处于领先位置。

项目的研究状态和研究前景十分良好，为后三年的研究以及最后完成本项目所规定的总体任务，实现预期总体目标奠定了坚实基础。

二、项目成果与进展详见本项目网站2005-2006年研究进展报告（本文略）三、项目中期评估情况评估专家组对各课题的评价意见：

1）评估专家组一致认为各课题均圆满完成了两年的任务，达到预期目标，由于各课题对整个项目的重要性，因此，专家组建议在后三年要进一步加大对每一个课题的支持力度，使其能真正圆满实现其最终要完成的目标与任务，使中尺度暴雨的科学研究取得更为明显的进展和更为显著的社会与经济效益。

2）01-07课题的评估得分均为优。

四、存在问题1．国家对项目的经费支持力度仍然偏低，因此人均经费偏低。

正因为这个原因项目的极大多数研究人员都要参加几个或主持1-2个重要的研究项目，这些骨干人员无法将主要精力和研究力量全部集中于本项目的研究。

因此，增强经费支持力度，限制每个科研人员承担的科研项目数，至少用一年半或大部分时间投入本项目的研究是确保国家973项目取得更为显著成绩的重要保障。

2．野外科学试验是本项目的重点部分，没有中尺度观测资料要想在中尺度研究上有所突破，这是十分困难的。

项目在2007/2009年野外试验中将投入飞机下投式探空（租用飞机一架），四部先进的车载多普勒雷达和增设30-40个探空气象站，所需要的经费较大。

这次野外试验要真正具有国际先进性，获取的中尺度资料不仅决定研究成果的创新性，而且还检验中尺度灾害天气监测、预报能力提高的程度。

因此，做好这次野外科学试验具有十分重要的科学意义与应用前景。

3．有个别课题在研究方向与研究内容的把握上还做得不够理想，例如有的课题在研究中没有突出针对中尺度暴雨的研究，也有个别课题还没有完全把握自己的研究方向和要解决的科学问题。

这些问题还有待我们在后三年研究中认真把握，做出适当调整，突出要解决的科学问题以及围绕中尺度暴雨的监测与预报理论和技术开展研究，从而加快个别课题的研究进度和取得更为有意义的研究成果。

五、后三年项目研究方案的调整

（一）调整思路1．调整依据1）2005年和2006年我国南方地区遭遇一系列由中尺度灾害天气引发的自然灾害，造成国民经济的重大损失和人员的大量伤亡，这些中尺度灾害天气都是由空间尺度几十公里至一、二百公里的-中尺度强对流系统造成的，但是就目前我们国家的监测与预报能力而言，还是无法满足国家减灾防灾的需要，缺少中尺度灾害天气监测与预报的理论和技术，因此，突出对-中尺度强对流天气的研究是本项目的主要研究任务和研究目标。

2）根据本项目在2005/2006年两年的研究工作进展，由于缺少-中尺度分辨的观测资料，项目在-中尺度强对流系统的结构和机理研究上仍然没有突破进展，因此，在我国南方实施先进的暴雨野外科学试验，获取-中尺度分辨的观测资料是本项目能否取得突破的关键。

因此，后三年必须加大对野外试验与-中尺度强对流系统研究的支持力度，确保本项目最终目标与研究任务的完成。

2．调整思路1）我国南方暴雨野外科学试验（CHeREX）要放在整个项目最为重要的位置，全力以赴地组织好具有国际先进水平的野外科学试验是本项目必须实现的目标，为此，项目采取的措施是加大支持力度，确保实现两大目标：

第一，获取项目所需的具有中尺度分辨能力（空间尺度3-5km，时间1-3小时）的中尺度观测与再分析资料。

第二，将前一国家973项目与本项目的研究成果全面在野外试验中应用，探索如何建设提高中尺度灾害天气监测与预报能力的业务平台。

2）充分利用上述资料，研究-中尺度强对流系统三维结构、形成和发展机理及其大尺度背景条件和可预报性等科学问题，把这部分内容作为本项目后三年的研究重点，并给予重点支持。

3）加大对中尺度数值模式系统的研究，主要针对提高中尺度灾害天气临近、短时预报能力，为此：

（1）进一步发展与改进高分辨、非静力中尺度数值预报模式系统；

（2）发展雷达遥感与数值模式结合的临近预报系统；（3）进一步加强中尺度数值模式热启动的研究与试验；（4）进一步发展快速循环分析与预报系统；（5）加大遥感资料（包括卫星、雷达资料）在资料同化应用中的研究。

通过上述几个方面的加强，实现提高中尺度灾害天气预报能力的理论和技术方法的研究。

（二）调整方案1．研究目标的调整方案原有任务书所规定的研究目标，包括要实现三方面的科学目标，五年预期目标都是正确的，不作任何修改和调整。

在上述要实现的研究目标中最为强调的是：

1）引发致洪暴雨的-中尺度强对流系统的三维结构及其形成、发展机理。

2）非静力、高分辨中尺度暴雨数值预报模式、雷达资料应用和数值模式结合的临近预报系统以及中尺度数值模式的暖启动试验与应用。

3）定量遥感资料在资料同化中的应用研究，包括卫星遥感资料与雷达组网资料。

4）2007/2009年成功组织、实施我国南方暴雨的野外科学试验，实现野外试验的预期目标。

2．研究内容及课题设置的调整方案1）原有任务书所规定的研究内容与课题设置原则上不予调整。

项目的七个研究内容：

2）在原有研究内容与课题设置基础上要进一步明确重点支持的研究内容，并突出各课题的研究重点。

（1）第一课题重点支持的研究内容：

结合2007/2009年野外科学试验所获取的-中尺度分辨的观测资料，开展对-中尺度强对流系统的结构、机理以及影响其发生、发展的物理过程研究。

（2）第二、三课题重点支持的研究：

（i）明确提出有利形成持续性暴雨的大尺度环流异常及其气候背景；（ii）双周振荡、季节内振荡对暴雨形成的作用与影响程度。

（3）第四课题重点支持的研究内容：

（i）数值模式及其初值不确定性对暴雨预报的影响；（ii）确定中尺度暴雨的最大可预报长度和能力。

（4）第五课题重点支持的研究内容：

（i）遥感资料在资料同化中的应用研究；（ii）针对中尺度暴雨系统的卫星遥感与雷达反演产品的研究及其应用。

（5）第六课题重点支持的内容：

（i）发展与改进高分辨、非静力中尺度数值模式及其物理过程；（ii）建立和发展快速循环分析与预报系统；（iii）中尺度数值模式的热启动方案及其应用试验；（iv）雷达资料与数值模式结合的中尺度暴雨临近预报系统研究。

（6）全面支持第七课题有关我国南方暴雨野外科学试验的试验与研究。

3．研究队伍调整1）承担单位不调整2）研究队伍调整

（1）出国超过一年，或人员调动，而调离本项目的研究人员有10名，占原队伍人数的12%。

（2）调进新的研究人员12人，加强笫一课题的研究人员和补充调出人员。

调整前调整后队伍规模对比承担单位数66总人数7981正高5151副高2729中初级11博士后08研究生41136（三）后三年研究计划1．后三年主要研究内容1）实施2007/2009年暴雨野外科学试验，2008-2009年是我国南方暴雨进入全面野外试验阶段，并形成质量优良的中尺度再分析场。

2）针对2007年-2009年野外试验资料，抓住三类典型暴雨过程开展分析、研究，强调在天气分析、数值模拟与动力学理论三个方面全面开展研究。

3）开展对长期动力过程影响暴雨过程的典型个例进行深入研究，重点放在长期动力过程形成机理、影响途径、对暴雨过程的影响机制等方面。

4）从已有历史资料，全面开展对持续暴雨过程气候背景研究，重点放在气候异常背景对持续性暴雨影响机理和预测可能性研究上。

5）全面深入研究暴雨可预报性的相关理论，其中包括针对暴雨模式研究其误差源和改进途径，并开展暴雨预报最大能力的试验研究。

6）形成定量遥感高精度反演理论与方法,研究其同化应用的方法，并进行应用试验。

7）全面开展对非静力、高分辨暴雨模式的试验与改进，并试验与国家攻关项目研制的集合同化方案进行联结试验，形成暴雨模式系统，进行初步试验。

8）发展临近预报系统，并在广州、上海、武汉、合肥进行试验。

2．后三年研究预期目标1）成功实施2007/2009年南方暴雨野外科学试验。

2）给出我国南方三类不同暴雨的结构、机理的物理图像，在动力学理论与天气动力分析上能提出针对我国特点的一些新理论与新观点。

3）建立长期动力过程对暴雨影响的物理图像。

4）建立持续性暴雨形成的气候背景以及影响机理的物理图像。

5）初步提出暴雨最大可预报能力、误差源及其改进的可能途径。

6）初步建立非静力、高分辨暴雨数值模式系统并开展初步试验。

7）建立暴雨临近预报系统，并进行初步应用试验。

8）开展建立2007-2009年局部范围的中尺度再分析场的建立，提出建立中尺度再分析场较为完整的理论与方法,完成南方暴雨野外科学试验数据库建设。

9）发表高质量文章180-200篇，其中SCI（E）达60-70篇。

（四）采取积极措施，加速项目发展，不仅要实现项目的目标，而且要使国家（四）采取积极措施，加速项目发展，不仅要实现项目的目标，而且要使国家973项目成为我国气象业务的技术支撑1．突出重点，重视成果凝炼，形成项目既具有创新水平又能转化为业务应用的整套新理论和新技术。

．突出重点，重视成果凝炼，形成项目既具有创新水平又能转化为业务应用的整套新理论和新技术。

1）形成我国南方暴雨多尺度物理模型和形成、发展机理的新理论，实现在我国南方暴雨理论研究上的新突破。

2）建立针对我国南方暴雨的遥感理论和技术，其中包括中尺度暴雨的卫星遥感反演理论和技术以及雷达反演中尺度暴雨结构与机理新理论和新技术。

3）建立新一代中尺度暴雨数值预报模式系统，其中包括高时、空分辨的中尺度再分析系统以及基于模式与雷达技术结合的中尺度暴雨短时临近预报、警报系统。

2．组建典型中尺度暴雨过程的综合分析研究组，明确研究目标，组织分工实施研究，吸纳国际上优秀科学家指导，尽快形成高水平的中尺度综合分析队伍。

．组建典型中尺度暴雨过程的综合分析研究组，明确研究目标，组织分工实施研究，吸纳国际上优秀科学家指导，尽快形成高水平的中尺度综合分析队伍。

（1）抓住我国南方典型、不同类型的暴雨过程，准备翔实的资料。

（2）从各个不同角度，抓不同的科学问题进行分析。

（3）发表高水平的论文。

（4）培养具有国际水平中尺度分析与机理研究人员。

3．重点研究方向给予重点支持4．加强国际合作，提高研究水平

（1）2007年有三次国际学术交流会议2007年11月上旬，中日暴雨Workshop；2007年10月下旬或11月上旬，在台湾举办东亚中尺度强对流天气研究会；2007年10月或者11月，中韩青年气象学家学术交流会。

（2）2007年7月中旬举办中尺度暴雨SummerSchool。

聘请国内、外著名专家讲课，尤其请美国中尺度研究的专家讲课。

（3）准备组织交流学者。

六、后三年经费分配方案

（一）原则后三年项目经费分配的原则：

前两年经费6万元/人/年不变，另加对课题需重点支持的专题研究给予重点支持（具体安排按照科技部预算批复）。

（二）项目重点支持的研究内容1．针对2007-2009年我国南方暴雨野外科学试验开展如下研究工作：

年我国南方暴雨野外科学试验开展如下研究工作：

（1）我国华南和长江中下游典型暴雨过程的个例分析或合成分析研究，其中包括-中尺度强对流系统的三维结构以及机理研究。

（2）登陆台风暴雨过程及其中尺度活动研究。

（3）低频波活动及其对我国南方暴雨的影响以及预报理论和方法的研究。

（4）引起持续性暴雨的大尺度环流与气候异常背景的研究。

（5）结合2007-2009年的我国南方暴雨过程开展暴雨的可预报性研究，其中包括模式与初值不确定性对暴雨预报精度的影响以及中尺度暴雨的最长可预报能力的估测。

（6）利用卫星遥感与多普勒雷达资料反演-中尺度暴雨系统内部的三维结构及其在同化中的应用。

（7）确定中尺度暴雨预报敏感区的理论和方法及其在野外试验中的应用。

（8）野外试验的加密资料或遥感资料在数值模式中应用及其对暴雨预报精度影响的研究。

2．自主发展和应用试验如下中尺度数值预报模式系统

（1）Grapes-Meso动力框架与本项目自主发展的云模式、边界层模式、陆面过程模式以及雷电模式构成的Grapes-meso/973中尺度暴雨数值模式的研制与发展以及应用试验。

（2）自主发展快速循环分析与预报系统。

（3）基于多普勒雷达与数值模式的临近预报系统。

（4）利用野外试验中获取的云参数资料所做的中尺度暴雨模式的热启动应用试验。

七、结论与展望1．圆满完成了本项目头两年（2005-2006）的研究任务，达到了预期目标。

2．项目研究工作的总体水平，基本上已处于目前国际同类研究的先进水平，根据头两年的研究成果与进展清楚表明，本项目研究状态十分良好，研究前景十分看好，为后三年的研究奠定了良好的基础。

3．项目将在头两年的良好基础上认真做好后三年计划的适度调整与制定，将以更好的状态完成项目所规定的任务与所预期的目标。

4．后三年计划能否完成，我国在中尺度暴雨研究上要取得真正突破，关键在于能否成功实施2007/2008年野外科学试验，因此全力组织和实施好我国南方暴雨野外科学试验是本项目的首要任务与首要目标。

5．专家组与课题组长联席会议对后三年的计划与目标进行了认真讨论，一致认为计划是科学合理的，经过努力，在科技部的大力支持下是一定能完成的。

强调了：

1）加强国际合作，在国际上扩大影响；2）集中力量，在科研和业务应用方面实质性的突破；3）各课题要集中目标，不能太散；4）要针对目标，加强各课题之间的联系；5）野外试验除了系统获取中-尺度资料外，也要加强科学目标的设计。

6．在成功实施2007/2008年野外科学试验基础上，再经过三年努力，中国科学家一定能在中尺度暴雨研究上取得突破性进展，赶上并在某些领域中超过欧、美和日本的研究水平。

本期《信息》报：

国家科技部相关职能司、中国气象局及相关职能司和业务单位、项目咨询专家、顾问专家、专家组成员、项目相关领域专家广东省气象局、湖北省气象局、上海市气象局、安徽省气象局、广州热带海洋气象研究所、武汉暴雨研究所、上海台风研究所、项目全体成员、中国气象科学研究院各单位网址：

http:

//10.32.8.198/new973/index.htm国家973（南方暴雨）项目管理办公室二OO七年六月十日印发责任编辑：

张人禾组稿/编辑：

王德英