气象科研专项指引

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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

2、方法，以及卫星特征产 品与数值模式、常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冋化方法并进行资料冋 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

3、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

4、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 循环精细化 0T2h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 报的二维多源资料冋化与快速循环技术。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0 12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（0 2h预报时效）和1小时（2 12h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

5、 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

6、巧咼于国家级现有同类 业务系统，集合预报产品集成到中央气象台预 报业务平台。编 号任务名称主要研究内容预期目标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，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

7、 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（西北咼原、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。形成我国西北咼原、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

8、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；

9、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 技术研究开展咼分辨率格点化定量降水预报关键技术 研发，包括：咼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

10、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数据冋化方案，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，建立混合循环冋化方案，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

11、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。编 号任务名称主要研究内容预期目标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

12、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200

13、0-2015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BCC CSM 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 用对咼密度自动气象站资料进彳丁质量等级筛选， 确定可靠的同化资料，结合咼精度地表物理模 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 四维冋化方法技术，在模式控制方程上添加强 迫函数使得模式状态向观测逼近，对新代 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

14、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 域咼分辨率地表风、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，实现咼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

15、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BCC-CSM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BCC CSM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-CS M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及其同化系统，研 发可业务应用的多模式集合年代

16、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；完成不冋排放情景预估试验，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 结果对比分析和历史回报检验基础上，开展跨 季度和年