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

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。