輝煌十一五系列訪談之九:夯實基石,為氣象事業發展提供堅實支撐

2021-01-13 中國氣象局

  主題:「十一五」期間綜合觀測系統建設成就

  嘉賓:中國氣象局綜合觀測司司長王曉雲

  主持人:中國氣象報記者蘇玉君  吳越  王敬濤

 

  氣象綜合觀測系統建設是氣象業務的基礎。「十一五」期間,我國綜合觀測系統面向需求,加強現代化建設,著力推進大氣監測自動化工程、氣象監測與災害預警工程、氣象衛星工程、新一代天氣雷達工程等重點工程,綜合氣象觀測能力整體實力取得了較大的發展。今天,我們特別邀請到中國氣象局綜合觀測司司長王曉雲,請他就「十一五」期間綜合觀測系統建設情況,以及「十二五」規劃與大家交流一下。

 

中國氣象局綜合觀測司司長王曉雲

   

  記者:「十一五」期間,我國綜合觀測能力有哪些提高?綜合觀測系統現在處於什麼樣的水平?

 

  嘉賓: 「十一五」期間,我們實現了我國極軌氣象衛星技術升級換代和上、下午星組網觀測,靜止衛星雙星觀測、在軌備份,氣象衛星的技術水平、運行穩定性和壽命、應用能力等都有了重大突破,已經成為與美國、歐盟並列的同時擁有靜止和極軌氣象衛星的三個國家(地區)之一。世界氣象組織已經將我國風雲衛星納入全球業務應用氣象衛星序列,使我們國家的風雲氣象衛星與歐美等國的氣象衛星一起,形成了對地球大氣、海洋和地表環境的全天候、立體、連續觀測的衛星觀測網,增強了人類對地球系統的綜合探測能力。形成了由164部天氣雷達組成的、覆蓋全國重點地區的天氣雷達觀測網, 實現6分鐘一次的數據實時傳輸和聯網拼圖。完成了全國高空氣象觀測站的技術換代,通過全球定位系統氣象觀測(GPS/MET)站網和風廓線雷達業務試驗網建設,大氣的垂直觀測能力得到提升。

  國家級地面氣象觀測站基本要素實現自動觀測,自動氣象站達到33111個,自動氣象站的鄉鎮覆蓋率達到85%。完成了大氣本底站觀測系統升級,具備溫室氣體連續在線觀測能力。海洋氣象觀測在「十一五」期間也實現了由無到有的跨越式發展。

  總之,觀測系統在各級政府的關心下,在中國氣象局黨組的領導下,取得了舉世矚目的成就。

 

  記者:目前我們綜合觀測系統的布局是怎樣的?我國天基、空基、地基分別得到了怎樣的發展?

 

  嘉賓:目前我國已初步建立了地基、空基和天基相結合,門類比較齊全,布局基本合理的綜合氣象觀測系統。

  在天基觀測方面,從1988年9月7日發射第一顆風雲氣象衛星開始到現在,我國一共發射了6顆極軌氣象衛星、5顆靜止氣象衛星。與常規氣象觀測相比,氣象衛星在觀測覆蓋範圍空間解析度、時間解析度上都具有很大的優勢。比如,風雲三號衛星實現了全球觀測;風雲二號靜止氣象衛星可以提供半個小時一次的高頻次觀測資料,加密觀測更是可以提供15分鐘一次的觀測資料,這是天氣分析特別是短時預報和臨近天氣預報的重要依據;風雲三號極軌氣象衛星資料最高空間解析度可以達到250米,這為生態與環境遙感,旱澇、積雪和森林與草原火災等自然災害的動態監測提供了強有力的支持。

 

  伴隨著衛星的發展,地面應用系統的功能和服務能力也不斷提高,建成了功能齊全、布局合理、技術先進的氣象衛星地面應用系統。地面應用系統突破了衛星資料接收處理、預處理、產品處理、存檔、分發、應用等眾多關鍵技術,成功解決了大數據量、高速氣象衛星數據的實時採集和異地間實時遠程傳送問題,實現了多星業務化接收處理,系統運行穩定,運行成功率保持在99.5%。

  在空基觀測方面,「十一五」期間,我們國家建設了30個L波段探空系統,全國120個高空站全部完成了由機械式探空儀到電子探空儀的換代,實現了主要探空設備的統一。L波段探空系統是我國自行研製的,具有獨立智慧財產權的高空氣象觀測系統之一。隨著L波段探空系統的推廣應用,我國常規空基觀測能力進一步加強;自動化程度、觀測資料的精度和時間密度得到了顯著提高。

 

L波段測風雷達

 

  在地基觀測方面,「十一五」期間,天氣雷達由91部增加到164部,形成了規模居世界前列的天氣雷達觀測網。新一代天氣雷達網實現了6分鐘一次的數據實時傳輸和聯網拼圖,在定量估測降水、臨近預報、災害性天氣監測和預警等方面發揮著重要作用。初步建成了由24部固定式風廓線雷達組成的局部業務試驗網,開展高空風全天候、連續觀測。從無到有建設了433個GPS/MET觀測站組成的觀測網,實現了大氣水汽總量的連續觀測。初步建成了10個站組成的地基空間天氣觀測網。

 

圖為2010年7月22日13時48分,廣東省湛江雷達站收到的颱風「燦都」的雷達回波圖。

 

  全國2418個國家級地面氣象觀測站全部實現了溫度、溼度、氣壓、風速、風向、雨量等基本氣象要素的自動化觀測,觀測精度達到了世界氣象組織的觀測要求,穩定運行率超過了99%。雷電觀測站點由116個增加到425個,基本覆蓋了全國有人區域;農業氣象觀測站網進行了全面調整,農業氣象觀測站達到653個,作物氣象觀測更加緊貼需求。建成1210個自動土壤水分觀測站,提高了土壤水分觀測時效,在抗旱氣象服務保障中發揮了重要作用。

 

「十一五」期間,我國自動氣象觀測站的數量呈遞增趨勢。

 

  通過對青海瓦裡關等四個全球/區域大氣本底站觀測系統升級等工作,具備了溫室氣體連續在線觀測和反應性氣體等觀測能力。通過與交通部門的合作共建,在部分省份的高速公路兩側建設了交通氣象觀測站731個。建成了由400座風能觀測塔組成的風能觀測網,為全國風能資源開發利用奠定了基礎。目前,已擁有18個氣象觀測浮標,109個海洋觀測站點(海島站、石油平臺站)。

 

  記者: 「十一五」期間,在許多重大活動的氣象服務保障中,如北京奧運會、國慶60周年慶典以及上海世博會期間,我們的綜合觀測體系起到了怎樣的作用?

 

  嘉賓:「十一五」期間,我們除了完成上述觀測系統建設任務,還建成了各類移動氣象觀測設施近200個,為氣象災害應急服務和北京奧運會、上海世博會等重大活動氣象保障服務提供了豐富的觀測資料。

  氣象綜合觀測系統建設是氣象業務的基礎。為做好重大活動的氣象服務保障,我們提早部署,全程跟蹤。為滿足重大活動氣象服務需要,針對不同重大活動(如珠峰聖火展示)所在地的天氣氣候特徵、本地及上遊影響天氣系統發生發展的敏感區、天氣系統的時空尺度以及不同觀測設備的特性,設計實施綜合觀測系統的建設。優先開展了重大活動所在地及周圍區域的建設工作,有針對性地提升觀測能力。在北京奧運會、國慶60周年慶典及上海世博會氣象保障服務期間,根據需求組織開展衛星、探空、雷達等加密觀測。關鍵時期,組織相關單位技術人員,到站值守,全程保障。

 

圖為珠峰氣象觀測站內的全天空成像儀。

 

  以北京奧運會為例,自北京申奧成功後,我們就根據中國氣象局黨組的要求,積極籌建能滿足奧運氣象服務需求的現代化綜合觀測體系。建設的重點放在北京、青島賽區及周邊地區,建設項目包括自動氣象站、都卜勒天氣雷達、風廓線雷達、閃電定位儀、GPS水汽觀測站、水文氣象浮標站以及移動氣象應急監測系統等多種類型,最終形成了高時空解析度綜合立體的氣象觀測系統,使氣象綜合觀測能力得到了很大提升。為保障奧運火炬珠峰傳遞活動,我們在珠峰地區建立了臨時加密觀測網,包括地面觀測站9個,其中7個每小時觀測一次,2個便攜站每分鐘觀測一次;GPS探空站2個,每天觀測2次,登頂時段在大本營加密為每小時一次;單測風儀3臺,每分鐘進行風的觀測;全天空成像儀2套,每分鐘1次觀測。這些觀測站網的建設,構成了可以覆蓋賽區及周邊地區或滿足奧運特殊服務需求的綜合立體氣象觀測系統,為奧運重要活動、奧運場館和賽事的精細化天氣預報及雷暴天氣預警服務提供了高時空密度的監測資料和信息,在奧運氣象保障服務中起到了關鍵性的基礎支撐作用。

 

  為適應上海世博會預測預報服務需求,我們提前完成了青浦新一代雷達站的建設任務,並且建成了永久性的世博氣象綜合觀測站。實現了非傳統的特種氣象觀測儀器,包括雷射雲高儀、全天空成像儀、微波輻射計、雷射雷達、太陽光度計、渦度通量站、雨滴譜儀等,與傳統的探空、雷達、衛星、風廓線儀、GPS/MET、自動氣象站觀測相結合,初步實現了連續、滾動地獲取上海地區大氣三維結構信息的能力。針對上海世博會的精細化服務需求,我們在世博園區布設了平均間距為500米的自動氣象觀測站網,包括可監測氣溫、風向、風速、雨量常規要素及在常規氣象要素基礎上根據世博氣象服務的需要可監測能見度、不同下墊面、多環境溫度等要素的特種要素自動氣象觀測站共計25套。在中國館、世博中心、世博軸等重要場館和主要出入口實現了「貼身監測」。不僅如此,針對煙花燃放和高空裝置氣象保障等對不同高度風的要求,在世博氣象塔、盧浦大橋、南浦大橋等氣象「制高點」,都配備了觀測設備,可實現10米至165米不同高度風、氣溫等要素的梯度觀測。同時,根據氣象服務的需要補充重要保障區域的監測盲區,採取臨時布設機動式多要素自動氣象站來加強精細化觀測信息的獲取,更好地開展「精細、貼身、互動」氣象服務。

 

  記者:五年中,我們在綜合觀測體系建設過程中有哪些成功的經驗?

 

  嘉賓:我們認為堅持氣象現代化建設,是實現氣象觀測系統發展的根本道路。正是因為我們堅持了發展是第一要務,面向國家需求和世界科技前沿,排除各種幹擾,毫不動搖地全面推進氣象現代化建設,才實現了氣象觀測的跨越式發展。

  堅持公共氣象服務需求引領,是實現氣象觀測系統發展的內在要求。正是因為我們堅持了由國家需求引領公共氣象服務業務發展,並通過公共氣象服務發展需求引領氣象觀測業務發展,科學建設和布局,有所為,有所不為,毫不動搖地推動觀測與服務、預報等業務的協調發展,才取得了氣象觀測的較好效益。

  堅持加強部門合作,是實現氣象觀測系統發展的有效途徑。正是因為我們堅持了加強與航天科技集團、航天科工集團、中國電子科技集團等單位的聯合,共同推進氣象衛星、雷達等高技術觀測儀器設備的聯合攻關、研發,才帶動了氣象觀測裝備產業的快速進步。

 

  記者:經過「十一五」的發展後,我國的綜合觀測系統還存在什麼問題?

 

  嘉賓:目前綜合氣象觀測系統還存在以下幾方面問題:綜合氣象觀測系統發展的質量和效益還不高。目前,觀測資料質量和衛星、雷達等定標定位技術還有待進一步提高,觀測方法、數據格式等也還存在不一致的地方,觀測產品還比較初級和單一 ;綜合觀測能力與氣象防災減災和應對氣候變化的需求不相適應。如對乾旱、大霧、雪災等災害的自動觀測能力有限,颱風、暴雨等災害的精細化觀測能力不夠,極端氣象災害條件下觀測應急適應能力不強。面對經濟建設重點行業、社會發展重點領域、新農村建設重點地區的服務需求,專業化氣象觀測能力不足,針對性不強等。另外,還有觀測系統的穩定可靠運行和維護保障能力有待提高、氣象觀測的自主創新能力弱等。

 

  記者:「十二五」期間,綜合觀測系統將著重發展哪些方面?有怎麼樣的藍圖?

 

  嘉賓:「十二五」期間,主要做好以下幾方面工作:

  一是完善和優化氣象觀測業務布局。完善國家級氣象觀測站網布局,調整優化天氣雷達布局,建設風廓線雷達,補充高空氣象觀測站,布設布局合理的農業、交通、空間天氣、風能、太陽能等專業氣象觀測站。逐步在臺站推廣建立自動化綜合業務平臺,建立自動化業務流程。

  二是加快推進氣象觀測自動化。推進地面氣象觀測自動化試點,實現國家級地面氣象站自動化觀測。加快推進雲、能見度、天氣現象、固態降水及酸雨等的自動化觀測進程。加強氣壓、溼度、輻射等傳感器的研發,提高觀測精度和國產化水平。推進高空氣象自動化觀測。建立適應氣象觀測業務自動化的業務規範和業務流程。

  三是增強氣象觀測能力。加強氣象觀測資料稀疏區、災害性天氣頻發區、氣象服務重點區氣象觀測能力建設。在中小河流流域和山洪地質災害易發區建設適應服務需求的氣象監測系統。建立和完善城市氣象監測系統,開展環境氣象觀測。加快海洋氣象觀測能力建設,推進南海海洋綜合氣象觀測示範系統建設。推進全球氣候觀測系統(GCOS)觀測計劃在我國的實施。統籌開展新一代天氣雷達、局地天氣雷達、移動雷達、風廓線雷達和應用系統建設,以及空間天氣觀測和全球衛星定位系統氣象觀測站(GPS/MET)建設。加強氣象衛星工程建設,發展溫室氣體監測儀、洋面風場測量雷達和靜止軌道大氣垂直探測器等遙感儀器,積極參與並推進高分辨對地觀測工程及其在氣象行業的應用。完成地面氣象觀測儀器考核並開展臭氧、輻射、平流層、中高層大氣等探空試驗。完成國家氣候觀象臺試點,推進觀象臺能力建設。

  四是增強觀測系統穩定運行能力。建立健全技術裝備保障體系。完善各級運行監控平臺;分級分類建設觀測設備遠程故障診斷系統、維修測試平臺和移動維修系統;建設國家級、省級氣象裝備儲備庫;更新和擴充國家級、省級氣象計量標準器,建設氣象計量檢定實驗室、計量檢定自動化系統和移動計量檢定校準系統。加強氣象探測工程技術研究中心能力和國家級綜合觀測試驗基地培訓實習基地建設。強化氣象專用技術裝備考核、定型、使用許可、部門列裝等工作。

  五是提高觀測數據質量和觀測產品開發能力。加強對臺站、省級、國家級多級地面氣象觀測資料和高空氣象觀測資料的自動化質量控制,加強氣象雷達標定和觀測數據質量控制,加強衛星輻射校正場和衛星對地觀測資料質量檢驗系統建設,提高各類觀測資料的質量。提升觀測數據處理和綜合產品開發能力。

  綜合觀測司作為職能部門,將按照統一規劃、統一標準、統一布局、統一建設的原則,加強我國氣象觀測系統的頂層設計。

  

  (責任編輯:蘇玉君)

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