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1、2015年度公益性行业（气象）科研专项指南1.天气领域（12项）编号任务名称主要研究内容预期目标101FY卫星资料在台风和强对流天气监测预警中的定量应用关键技术研究和产品开发研究基于多源卫星观测资料的台风风场及结构特征监测技术，包括优化基于红外通道亮温的台风大风估算方法，研发云雨结构特征和特征变化参数的定量提取技术，以及相关产品生成。开发基于FY-4扫描辐射计多通道数据的对流云团定量判识、路径追踪技术，研究FY-4闪电成像仪产品与地基闪电监测结果的匹配方法，研发基于FY-4新型遥感资料的强对流监测预警产品。研究基于FY-3和FY-4的卫星云图及环境场特征提取方法，以及卫星特征产品与数值模式、常
2、规观测综合应用技术。形成基于多源卫星资料的精细化台风定量监测产品和基于FY-4的新型遥感资料的强对流监测预警产品。研究成果经过精度和适用性检验后，集成到SWAP平台，面向全国气象台站推广，为天气预报业务提供支撑。102风廓线雷达综合评估及在华东数值预报中的应用研究研发合理有效的风廓线雷达观测资料质量控制算法、进行观测误差统计。发展风廓线雷达资料在数值预报中的同化方法并进行资料同化影响分析。开展风廓线雷达观测网布设计及其合理性（OSSE）评估。将风廓线雷达资料应用于复杂高影响天气的数值模拟和诊断分析。提供融合了风廓线雷达观测的高质量客观分析场及诊断产品，实现风廓线雷达观测在数值预报模式中的实时有
3、效应用，试验结果表明对数值预报有正贡献。提供风廓线雷达观测数据质控算法源代码和技术文档说明，给出风廓线雷达网布点合理性评估报告。103面向业务化应用的全球四维变分同化系统研究在现有GRAPES全球四维变分同化系统的基础上，针对业务化应用的要求，改进GRAPES全球切线性和伴随模式，开发GRAPES-4DVAR并行算法，提高非常规观测的同化效果和同化系统的计算效率，建立全球四维变分同化业务化系统。到2017年底，使GRAPES全球四维变分同化系统的同化效果不低于同期的GRAPES全球3DVAR系统，同化的观测数量增加，计算时间减小到1个小时之内，具备业务应用能力。104多尺度资料同化与快速循环精
4、细化0-12h短临预报系统研究研究开发应用于强对流定量降水精细短临预报的三维多源资料同化与快速循环技术。针对大尺度、中尺度、及对流尺度不同资料的物理特征，发展多尺度同化方法，有效地同化常规天气尺度观测、雷达观测以及闪电观测，建立一个具有业务预报能力的多尺度分析、快速循环、无缝隙012小时的定量降水预报系统。实现区域中尺度观测网的多尺度融合分析，建立15分钟（02h预报时效）和1小时（212h预报时效）快速循环更新的短临同化预报系统RMAPS，提高强对流天气定量降水的短时和临近预报能力。105GRAPES区域集合预报多尺度混合扰动关键技术研究开展区域GRAPES模式初值误差增长特征分析，研究包含
5、全球大尺度和区域中尺度初值扰动信息的多尺度混合初值扰动技术。研究时间、空间相关的物理过程参数化随机扰动技术。开发高影响天气集合预报产品（如短时强降水，大风，强对流风险）、极端天气集合预报产品，以及结合流域特征的中小河流洪水风险预报产品，建成产品分析处理系统。认识区域GRAPES模式的预报误差增长特征，建成基于多尺度混合初值扰动技术和物理过程参数化方案扰动技术的15km分辨率区域GRAPES集合预报系统，系统集合发散度和高影响天气概率预报技巧高于国家级现有同类业务系统，集合预报产品集成到中央气象台预报业务平台。106空间天气态势分析及分级描述方法研究研制太阳活动态势水平关键要素提取及定量化算法，
6、研究揭示太阳风扰动在行星际间的传播以及极光区沉降粒子能量注入机制。研究电离层态势定量化分级描述方法，以及太阳活动和地磁活动指数化分级方法，研究设计空间天气态势图制作原则和形式。完成表征主要空间天气区域关键要素的提取和定级描述算法，建立关键空间天气参量的量化指标体系和态势图制作与分析技术，构建空间天气态势图实验系统，实现在业务预报中的应用。107中国不同气候区域夏季短时强降水的中尺度结构特征对比分析及关键预报因子研究针对不同区域（西北高原、西南、华南、江淮流域和华北等不同气候特征区域），开展夏季短时强降水时空分布特征、天气尺度配置结构、中尺度结构特征的对比分析和短时强降水形成机理的研究，构建上述
7、5个不同气候区域夏季短时强降水的短时临近预报指标和物理模型。形成我国西北高原、西南、华南、江淮流域和华北等不同气候区域的夏季致灾性短时强降水的物理模型，建立不同气候区域短时强降水的短时临近预报（0-6小时）指标体系，预报指标和物理模型在业务中试用并评估效果。108典型城市群静稳天气客观识别及雾霾中短期预报方法研究研究紫外波段气溶胶光学参数算法，结合多源卫星数据和地基数据等，开发卫星紫外气溶胶定量监测产品；利用大气观测和可获取的环境观测资料，研究静稳、低能见度雾-霾天气条件下边界层关键天气系统和气象环境场结构特征，并确定为量化的气象要素指标；对静稳天气强弱程度进行分级和指标量化，研发中短期静稳天
8、气客观识别技术；开发基于集合预报的雾-霾中期潜势预报方法，研究结合气溶胶消光特性的短期雾-霾分类分级预报方法，开发京津冀、长三角等重点区域1-10天雾-霾分类分级预报产品。为雾霾天气监测与分析业务，实时提供紫外气溶胶定量产品；揭示静稳、低能见度雾-霾天气与边界层天气系统和要素的关系，优化和完善监测和预报指标；建立中短期静稳天气的客观识别技术和雾-霾分类分级预报业务技术方法，其产品在国家级和重点区域（京津冀、长三角）雾-霾预报业务中试验应用。109高分辨率网格化定量降水预报关键技术研究开展高分辨率格点化定量降水预报关键技术研发，包括：高分辨率格点化降水的降尺度预报方法、适用于格点化定量降水预报的
9、格点编辑和插值方案、融合气候背景场信息和复杂地形影响的格点降水客观订正等；发展融合高精度地理信息的温度格点化订正技术；研发格点化降水检验技术。建立完整的国家级格点化定量降水预报产品的支撑技术；形成覆盖全国的0-24小时逐6小时、1-5天逐24小时5km分辨率的格点化定量降水预报产品；提升国家级格点化温度预报的精细化水平，开展5km分辨率1-5天格点化温度预报实时试验。110环渤海海气交换特征与海雾预报应用技术研究开展环渤海海气交换观测试验，研究分析海雾生消过程中海气通量特征、演变规律及输送关系，研究海雾过程中关键气象因子及物理量诊断特征，建立海雾天气学概念模型；结合卫星反演数据，改进WRF数据
10、同化方案，研究以模式为基础的客观诊断技术，实现海雾精细化预报应用。揭示海气交换在海雾生消及演变过程中的规律和作用，建立混合循环同化方案，改进海雾模拟能力，实现依托数值预报模式的海雾精细化预报的业务应用，提供3天内6小时预报产品。111大城市内涝型暴雨的中尺度分析和精细化预报研究开展重要大型城市暴雨气候特征、降水强度演变特点、引发城市内涝的强降水指标、强降水中尺度结构及发生发展机理、城市效应对强降水系统发生发展影响机理、城市暴雨定量预报和城市内涝风险预报技术等研究。揭示引发大城市内涝的暴雨发生发展的细致规律，以及城市效应对其影响，建立大城市暴雨精细化定量预报技术与系统和城市内涝预警方法与平台，在
11、典型大城市开展试验应用，提高城市强降水预报预警服务能力。112典型天气过程重现短期预报平台关键技术研究研究基于灾害性天气的典型天气全要素数学模型，构建元数据模型，研究典型天气个例数据库动态更新机制；研制典型天气短期预报的评价模型，以及典型天气短期天气预报工作流模型。建立基于暴雨、大（暴）雪、寒潮等的典型天气要素结构模型，典型历史天气个例库及动态更新机制；建立“典型天气过程重现短期预报平台”原型系统及其完整合理的预报流程，提升量化预报评价能力。2.气候领域（14项）编号任务名称主要研究内容预期目标201动态地表覆盖变化数据在气候模式中的应用研究研究面向气候模式需求的地表覆盖遥感提取方法，研制基于
12、动态地表覆盖类型概念的21世纪以来逐月地表覆盖数据产品。探索地表覆盖动态数据在BCC_CSM分量模式中的应用方法，评估其模式效果改进的潜力。建立2000-2015年间逐月的250m分辨率卫星观测地表覆盖数据产品集，制作完成BCCCSM模式预估的2016-2100年逐年的地表覆盖状况数据集，实现地表覆盖变化数据在气候模式中的动态表达，以提高模式性能。202微小尺度地表气候场的构建关键技术研究及应用对高密度自动气象站资料进行质量等级筛选，确定可靠的同化资料，结合高精度地表物理模型，使用MODIS卫星遥感产品更新WRF模式静态陆面数据集。研究基于WRF模式和Nudging四维同化方法技术，在模式控制
13、方程上添加强迫函数使得模式状态向观测逼近，对新一代CFSR再分析资料降尺度等关键技术。对WRF模式中的参数化方案进行比选，确定最优的参数化方案的组合。研制利用WRF模式动力方法构建微小尺度地表气候场的系统平台。研制区域高分辨率地表风、温度场等要素数据集，并进行其数据精度及可靠性评估。建立基于WRF模式和Nudging四维同化方法的动力降尺度系统，实现高密度自动气象站资料有效应用，并构建高质量微尺度（4km分辨率）地表气候场数据集，为区域气候评估、气候应用服务提供有效依据。203BCC-CSM中海冰模式的改进及其关键物理过程优化研究定量检验和评估BCC-CSM对全球海冰的模拟，分析模式对海冰与大
14、气边界层、上层海洋混合层及其界面动量、热量和物质输送的定量关系，以及影响海冰生消变化的关键物理过程的描述能力，改进BCC-CSM中海冰模式融池、辐射等参数化方案，研制BCCCSM多海冰模式（SIS和CICE）平台。完善和优化BCC-CSM中海冰模式热力和动力过程参数化方案，改进BCCCSM对极区海-冰-气相互作用机理和影响海冰生消变化的关键物理过程的刻画能力，建立BCC-CSM的多海冰模式（SIS模块和CICE模块）平台，提高BCC-CSM对海冰季节内和年际尺度的模拟能力。204基于FGOALS-s、CAMS-CSM和CESM气候系统模式的年代际集合预测系统的建立与研究基于多个耦合气候系统模式
15、及其同化系统，研发可业务应用的多模式集合年代际预测系统及其检验评估方法，开展完整的回报试验，检验预测系统的预测技巧。引入各种发展路径提出的温室气体和气溶胶排放情景，开展IPCC AR6预估试验。研究集合预测系统在东亚地区的年代际预报技巧和机理。建立适用于业务应用的多模式集合年代际预测系统；完成不同排放情景预估试验，预测不同发展路径下未来10-30年的气候变化，揭示东亚地区的变化特征，参加IPCC AR6。205全球和区域多模式集合的省级短期气候降尺度预测技术研究研究多全球气候模式驱动下多区域气候模式的集合技术方法，研制适用于省级业务应用的短期气候预测系统。在与现有的经验统计方法结果对比分析和历
16、史回报检验基础上，开展跨季度和年度尺度的高分辨率短期气候预测业务试验。建立适用于省级业务应用的短期气候预测系统，改进预测效果，提高预测技巧评分，提升省级短期气候预测客观定量化水平。206基于S2S计划的中国地区季节内到季节尺度集合预测方法研制针对国际上的季节内到季节尺度预测（S2S）计划，研制北京气候中心的S2S集合预测模式系统；利用S2S多模式预测结果，检验中国气温和降水的季节内到季节尺度集合预测技巧，评估中国区域季节内到季节尺度预测技巧对集合初值和模式的敏感性，研制适用于业务的多初值、多模式集合预测方法。建立基于S2S多模式预测数据的可应用于预测业务的最优多初值、多模式集合方法，在北京气候中心建立季节内到季节尺度集合预测模式业务试验系统。
