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[成果] 1900120091 江苏
P456 基础研究 气象服务 公布年份:2019
成果简介:我国是世界上受气象灾害影响较严重的国家之一。据统计,每年因气象灾害造成的经济损失相当于我国生产总值的1%~3%。在影响我国的气象灾害中,80%左右是由大范围、超过天气时间尺度(3~5天)的持续性异常天气气候过程所引起,这些过程包括洪涝、干旱、高温热浪、低温冷害、雨雪冰冻等。 项目预期目标是:揭示热带和中高纬季节内振荡的动力机理;建立和改善延伸期预报动力和统计模式,有效提高我国10~30天延伸期预报能力;培养一支低频气候动力学和延伸期预报领域的中青年骨干队伍。提供更加准确的延伸期预报,对提高全社会防御灾害的能力和水平,较大程度地保护人民生命财产的安全,促进经济发展和社会进步具有重要作用。 创新性研究并深入理解了热带低频振荡(MJO)的触发和东传的物理机制。揭示了DYNAMO外场观测期间MJO触发的物理机制,颠覆了传统的高层大气环航模对MJO触发的理论。基于观测数据和目前全世界较先进的27个全球大气环流模式输出资料,运用水汽模态理论框架研究了MJO东传机制,提出了垂直MSE平流造成MJO东传的新机制,并揭示了MJO东传过程中Rossby波和Kelvin波的相对贡献 创新性完成热带低频振荡(MJO)的个例识别和分类方法,科学分析MJO事件的类别、生成时间和地点,为进一步研究MJO动力学机理奠定基础。 创新性研发了多尺度相互作用诊断方法,可从热带-热带外相互作用、海-陆-气相互作用、不同时间尺度相互作用三个方面,定量诊断和分析季节内振荡、天气尺度扰动及年际尺度气候系统的相互作用过程。揭示了海洋性大陆区域MJO与高频波动间的相互作用过程,包括MJO对高频波动的大尺度控制,以及高频波动对MJO的升尺度反馈,同时定量分析了包括非绝热加热、表层潜热通量、正压能量转换和涡动动量传输在内的非线性过程。
[成果] 1900010223 北京
P457.8 基础研究 气象服务 公布年份:2018
成果简介:中国受台风影响频繁,灾害损失严重,危及国家公共安全。自2000年以来,在国家973计划、公益性行业专项、国家自然科学基金重点项目等支持下,针对登陆台风监测预报中的难题,该项目突破了一系列关键技术,提高了台风监测预报预警水平,显著推动行业进步,为中国台风灾害防御提供了强有力的科技支撑。主要创新点如下。 设计建成中国首个登陆台风海-陆-气一体化协同观测系统,登陆台风观测能力达到国际先进水平。该系统实现了海基与陆基、固定与移动观测的有机结合,对登陆台风三维流场特征、边界层结构、海-陆-气相互作用和风雨精细分布等进行系列协同观测,为认识台风登陆过程及异常变化物理机制提供了第一手观测资料。整编建立了亚太地区最完整的台风多源资料库,广泛应用于国内外台风监测预报预警、气候变化和极端台风事件的深度分析研究。该资料库的最佳路径数据集是参与国际资料交换的四个西北太平洋台风数据集之一,此外台风风雨、外场试验观测、台风预报、台风预报评估等数据集为该项目特有。该资料库被世界气象组织全球热带气旋资料库(IBTrACS)收录,参与国际资料比较计划,为国际台风预报示范项目的实施提供强有力支撑。系统地开展台风数值预报关键技术研究,建立了新一代台风数值预报系统,使中国台风数值预报水平进入国际先进行列。项目在台风初值形成和多源资料同化技术、台风边界层和海表拖曳系数参数化方案、动力非线性项算法、对流触发算法等方面取得突破,显著提升中国台风数值预报水平,24h台风路径预报误差从190km(2003年)减小到60公里(2016年)。开展台风客观预报释用关键技术研发,突破了登陆台风风雨精细化预报技术瓶颈,填补业务技术空白。在台风路径优化集合预报、基于多源资料的风场非对称识别和暴雨宏微观物理过程模式定量分析和应用技术等方面取得显著进展,填补中国台风各向风圈半径和风场降尺度客观预报技术空白。研制建设了台风监测预报预警综合平台,广泛投入业务应用,显著提高了台风业务预报和综合决策服务能力。该平台实现台风多源监测综合分析、集合预报可信度分析、预报产品制作和实时检验等功能的有机集成及可视化,已在各级气象部门推广应用,极大提高了台风业务预报效率和决策服务能力。 项目获省部级二等以上科技奖励6项,软件著作权7项。项目共发表学术论文389篇(SCI收录182篇,EI4篇)。为中国台风路径预报达到国际领先水平起到了关键的科技支撑作用。新一代台风数值模式的24h路径预报误差已从190公里减小到60公里(据估算,误差每减小1公里可减少经济损失约0.97亿元/台风),产生显著经济效益。项目成果广泛应用于中国气象、海洋、水利、航运等行业和部门,取得了明显的社会效益。项目成果还提供给亚太区域内国家和地区使用,得到广泛认可,彰显了国际影响力和引领作用。
[成果] 1800120100 北京
P457.6 基础研究 气象服务 公布年份:2017
成果简介:梅雨是东亚季风背景下主要影响中国东部的重要天气现象,梅雨降水常常在凌晨至上午增强,强降水中心的位置和强度是业务短期(1~3天)预报的难点,其控制因子和物理机制,尤其是中小尺度演变特征和机理及其可预报性,是灾害天气研究的前沿研究领域。通过充分挖掘高分辨率观测资料和开展显式对流数值模拟试验,深入认识夜间对流的触发机制,及中尺度对流系统的组织结构、演变机制和可预报性。在高分辨率小时降水资料的格点化处理和应用、三维雷达拼图资料的检验和应用、对流初生和演变的精细化过程和物理机制、中尺度对流系统可预报性等方面开展了研究。
[成果] 1800120204 北京
X515 应用技术 环境治理 公布年份:2017
成果简介:挥发性有机物(VOCs)是对流层臭氧的重要前体物,在大气光化学污染中扮演着重要的角色,但由于大气VOCs种类繁多,不同VOCs物种的物理化学性质及时空分布存在很大差异,使得VOCs的准确测量具有一定挑战性。该项目利用中国气象局大气化学重点实验室的大气有机物全二维气相色谱(TD-GC×GC-MS/FID)分析平台(如图),在光化学污染较重的华北地区,分别选择城市(北京市区)、区域大气本底站(上甸子大气成分本底国家野外站)和乡村(河北固城农业生态观测站和河北饶阳气象局观测站)开展了跨年度和跨季度的VOCs采样观测,结合MCM大气化学机理(MasterChemical Mechanism),探讨了部分VOCs物种的光化学反应活性及对臭氧的生成贡献。考虑到华北地区VOCs观测资料特别是多站点跨季节同步观测资料的缺乏,该研究不仅补充了华北地区的VOCs观测资料,还可为VOCs源解析、臭氧和光化学污染控制研究等提供重要的科学数据。取得以下主要研究成果:(1)通过对TD-GC×GC-MS/FID分析系统和方法进行优化,建立了可测量包括30种烷烃、16种烯烃、18种芳香烃、26种含氧烃和20种卤代烃的大气VOCs分析方法。图中给出了该分析系统示意图。(2)对VOCs观测资料的分析结果表明,在3种类型的观测站点中,上甸子区域大气本底站的总VOCs浓度最低,河北两个农村站点的总VOCs浓度水平基本相当,北京市区的总VOCs浓度最高。(3)观测到的多次夏季对流性天气伴随地面臭氧升高而其它污染物降低的现象表明,在夏季和初秋时,华北地区对流层中下层可能存在臭氧高值区,混合比空间分布较均匀,基本为(60~80)×10-9。(4)在Matlab语言平台下建立了基于MCM的光化学模拟系统。
[成果] 1800120092 北京
P458.124 基础研究 气象服务 公布年份:2017
成果简介:以强风暴天气中闪电活动的变化过程及相应的流场特征为重点观测分析对象,研究闪电活动的时空变化以及相应的流场特征演变,提炼能够表征雷暴动力过程且与闪电活动关系密切的流场特征参数,获取这些参数对应不同闪电活动特征的分布规律,发展流场特征与闪电活动特征的参数化关系,建立包含流场特征参数的强风暴流场结构与闪电活动关系模型,探讨流场特征对闪电活动特征的支配机理。揭示了雷暴过程闪电活动与动力学特征的统计关系。构建了超级单体闪电起始和传播特征与雷暴动力和微物理结构的空间配置关系模型。揭示了雹暴闪电活动特征及其与雹暴结构的关系。揭示了台风闪电活动与台风结构关系特征。
[成果] 1800010408 江苏
P407 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:强对流天气是一类发展速度快、局地性强、破坏性大的高影响灾害性天气,其定量监测和预报一直是天气研究领域的难题。江苏省地处低纬和中高纬冷暖空气的剧烈交汇带,强对流天气频发,且具有独特的地域特征。理解此区域强对流天气发生发展机理,改进其监测和预报水平,对提高防灾减灾能力和减少人民生命财产损失具有重要意义。该研究基于中国业务天气雷达网等遥感手段,并建立以移动式C波段双偏振雷达为主体的观测平台,结合对流尺度数值天气预报模式,发展强对流天气的定量遥感和预报关键技术,取得的成果如下:(1)雷达定量遥感技术。结合双偏振雷达和雨滴谱仪,发展了利用雨、干雪、湿雪、干霰和湿霰粒子反演双偏振雷达变量的算法。创新性提出基于多普勒径向速度与径向距离乘积量的雷达风场分析框架,揭示了不同风场新分析量的图像特征,并建立了多部多普勒雷达组网风场反演技术。以此为基础,参加了多次高影响强对流事件的科学调查,提出了强对流引起的下击暴流是“东方之星”号客轮翻沉的重要成因,揭示了强对流内低层中尺度涡旋加强是导致6.23阜宁龙卷的主要原因,为政府的最终报告提供了决策支撑。(2)强对流触发机理研究。结合长时间雷达观测、反演和理论,系统揭示了中国夏季海岸强对流触发的新机制,提出低空急流所引发的海岸区域摩擦辐合的增加是触发夏季海岸线对流的主要机制,明确夜间发展的边界层急流受地形抬升是夜间地形附近对流触发的主要原因。在观测基础上,从理论上创新性提出了地形重力波举力的物理概念,发展了公里尺度的地形重力波参数化方案。阐释了高分辨率传统边界层参数化方案失效的动力学机制,结合大涡湍流闭合理论建立了灰区混合边界层参数化方案,改进了数值模式对强对流天气触发过程的描述能力,为发展适合中国强对流的数值模式建立了理论基础。(3)雷达同化和集合预报技术。在(1)和(2)的基础上,提出了基于集合卡尔曼滤波同化技术的雷达反演风循环同化方案和雷达外推融合的临近预报方法,改进了强对流天气的结构分析和预报。发展了强对流天气集合预报技术,建立了一套概率性强对流天气预报系统,提高了强对流的精细化定量预报能力。发现季风区夏季对流降水预报误差的关键因子主要源于湿度场的预报误差,进而发展了定量降水预报实时订正理论及方法,改进了强对流的分析和预报精度。相关成果在JAS和JGR等国际一流SCI刊物发表论文14篇,获得国家发明专利1项和软件著作权5项;组建了《中国气象局-南京大学天气雷达及资料应用联合开放实验室》,促进成果在国家气象中心等10家单位应用,其中降水订正技术和雷达组网风场反演技术均经过国家气象中心业务认证,分别获得了国家气象中心成果应用一等奖和二等奖;项目成果及相关配套技术具有重要的本地产业化应用和潜在的学科拓展前景:通过产学研基地转化应用,2014年以来为鹏力公司的28部雷达提供强有力的技术支撑,产生经济效益超过5000万元。
[成果] 1700520134 北京
X513 应用技术 环境治理 公布年份:2017
成果简介:该成果针对中国雾-霾监测、与气溶胶污染联系机制、数值预报等重大问题,全面解决了监测、技术规范、数据质控、数值模式、业务数值预报系统建立、产品生成、有针对性服务等方面关键技术难题,并广泛应用于业务实际,建立中国气象局大气成分观测网、中国雾-霾数值预报系统,显著提升行业技术水平,产生显著社会效益,并在服务国家重大需求方面发挥重要作用。形成3项国标、14项行标、5项发明专利、19项软件著作权,在科学通报,BAMS,ACP,Sci.Rept.等著名杂志发表论文124篇、SCI收录81篇,SCI总引2162次、他引1613次,提交国家决策咨询报告71份,其中17份获国家领导人批示。代表论文作为封面文章发表在科学通报和领域排名第一的BAMS上,并获得第四届钱学森城市学生态环境唯一金奖、入选领跑5000顶尖学术论文,2012年ACP代表论文SCI引用212次、为ESI高被引论文。成果主要体现在三方面:1.研究气溶胶及其密切联系的雾-霾监测理论与实验技术,揭示中国现今雾-霾变化与气溶胶污染联系机制,形成以气溶胶数浓度、化学和关键辐射特性、能见度为主要指标的中国气象局雾-霾监测业务体系,提高行业监测业务技术水平,有很强示范和带动作用:阐明中国大气气溶胶学和光学特性时空分布、变化及其在全球的位置。提出现今中国雾-霾与气溶胶污染联系机制。于2006年在中国建立统一技术标准、观测规范和质控方法的雾-霾业务监测体系。2.研发雾-霾数值预报关键技术,自主建立具有分12档、在线、双向反馈特点的中国雾-霾数值预报系统(CUACE/Haze-fog),该系统不仅能预报PM10、PM2.5和PM1、还能预报出其紧密联系的雾-霾变化,使国家从无到有建立了雾-霾客观、定量预报方法,并实现在中央气象台业务运行,推动中国雾-霾数值预报业务进程:自主建立中国首个雾-霾数值预报系统,在国际上最早实现了雾-霾业务数值预报,系统业务运行取得良好预报效果,还广泛应用,为中国雾-霾天气的客观定量预报和预警提供了有力的科技支撑。3.进一步解决雾-霾预报服务专项需求难题,综合科技成果广泛应用产生显著社会效益:拓展使预报系统具备按任意比例嵌套的精细化和长期化(7天定量及9-10天的形势,月-季尺度趋势)预报、预测能力。成果还为支撑重大活动环境气象保障、雾-霾气象防灾减灾、国家大气污染宏观控制决策和社会发展做出重要贡献。
[成果] 1700470126 北京
P48 基础研究 气象服务 公布年份:2017
成果简介:研究目的: 中国人工影响天气工程在抗旱、减灾、缓解水资源短缺、粮食生产安全、生态环境建设和保护、交通运输安全、公共安全和国防安全等方面发挥了重要作用,但仍不能满足国家和社会日益增长的需求。尤其在气象监测领域,无法满足满足日益增长的科研与业务需求,多数高端装备依赖进口,成为中国人工影响天气技术的亟待解决的瓶颈问题。为了从根本上解决这个问题,该项目研发了一批具备自主知识产权的气象监测设备,包含新型地基多通道微波辐射计(也称为967微波辐射计)、X波段双偏振天气雷达(也称为XDP937S雷达或937双偏振雷达)、机载激光云粒子探测系统(ZBT-LC-01式机载云粒子谱仪)等。 主要技术创新点: 967微波辐射计是中国自主设计研制的首台自动化、智能化、多功能、高精度的新型大气遥感探测设备,具备K频段和V频段高性能的大气辐射探测能力,拥有35个测量通道,填补了中国高端微波辐射计装备空白,达到国际先进水平; 937双偏振雷达首先在X波段天气雷达上应用了固态发射技术,应用低旁瓣脉冲压缩技术提高雷达系统的探测能力,发射机在天线后消除了旋转关节对双偏振参数测量的影响,提高了测量精度,技术复杂,研制难度大,达到国际先进水平; 机载激光云粒子探测系统采用激光前向散射技术,利用650nm半导体激光,突破了激光光束整形、散射信号对比探测、信号重构处理算法等关键技术,实现了2μm到50μm云粒子的精确测量,达到国际先进水平。 成果产生的价值: 该项目共取得发明专利7项,其中已公告授权3项,受理4项。 已卖出15余台套大型设备,服务于北京市、吉林省、上海台风研究所等单位。其中,967微波辐射计中标“新增千亿斤粮食工程东北区域人工影响天气能力建设”装备采购项目(4台),这是国产产品首次打入市场,结束了国外同类技术和设备在中国的长期垄断局面!此外,967微波辐射计和937双偏振雷达还应北京气象局的邀请,于2015年圆满完成了“纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵”活动气象保障政治任务,得到用户高度赞扬。 综上所述,该项目研制历时三年,突破了多项关键技术,填补了多项国内空白,经专家鉴定,总体水平达到国际领先。该项目成功研制的气象探测装备,一方面满足了中国高端业务需求,另一方面还替代了部分的进口产品,这标志着中国高端制造技术迈上了一个新的台阶,成为中国人工影响天气探测装备发展史上的一个里程碑。
[成果] 1700510178 河南
S127 基础研究 农业科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:以中国华北冬小麦、夏玉米和长江中下游水稻等主要农作物为对象,一是研究了基于国产FY-3卫星数据为主的作物生长参数(植被指数(VI)、叶面积指数(LAI)、净初级生产力(NPP))与环境参数(地表温度(LST)、土壤湿度(SM))遥感优化反演技术,确定了可业务应用的反演模型,基于LACC方法构建了2006年以来中国主要农作物生长环境参数遥感数据集。经星-地和星-星验证,其中FY-3反演LAI比美国MODIS同类产品精度提高4%;FY-3/VIRR陆表温度产品LST误差在-0.17K~1.77K之间,均可满足业务化需求。二是基于农田试验观测和地面-遥感定点对比观测数据,利用数理统计方法,建立了农作物不同发育期的长势农学参数指标和LAI等遥感参数指标,克服了传统指标主观性较大等缺点,为遥感定量监测作物长势创造了条件。三是优化改进N-FINDR、EVI生长曲线分析、FastICA等算法,结合混合像元分解技术,建立了作物种植区遥感提取与面积估算模型,提高了复杂下垫面作物种植面积的提取精度和提取效率。四是对中国WheatSM小麦模型的产量形成和水肥影响过程进行改进完善,研发了具有自主知识产权、适于区域化应用的WheatSM 3.0模型;五是分别利用强迫法和同化法,构建了遥感LAI数据同化WheatSM 3.0小麦模型、WOFOST玉米模型和ORYZA2000水稻模型的遥感-作物生长模型体系,建立了基于生长模型的作物长势分级评价指标,生成了研究区2003年以来小麦、夏玉米和双季稻15种生长状态参数的时间序列数据集,为利用作物模型动态评价作物生长提供了基础支撑;六是基于模糊数学、通径分析等方法,构建了基于温度、降水、日照等气象要素的作物生长气候适宜度评价模型和指标,能够定量评价气象要素对作物生长的影响;七是综合遥感监测、气候适宜度评价、作物生长模型三种评价结果,用专家知识法进行集成,建立了作物生长信息综合定量评价技术系统和业务流程,较现有单一性评价方法,本方法可从不同角度对作物生长状况进行定量评价,结论更加全面、客观、可靠,具有独特性。项目获得实用新型专利1项、软件著作权9项;出版专著2本;发表SCI论文6篇,核心期刊论文48篇,国际会议论文4篇。项目研究的作物生长监测评价技术在国家气象中心和河南、山东、江西、安徽等省级气象业务服务和农技推广部门进行了应用,对提高作物产量、降低灾害损失和减少管理成本起到积极作用,社会、经济效益显著,仅以河南省农业技术推广总站应用为例,2014-2016年三年新增经济效益至少达31260万元;项目研发的参数反演算法和数据集,已成为中国FY-3卫星标准算法和数据产品,并通过中国气象局卫星气象工程向全国共享,为FY-3卫星资料在农业领域的应用提供了坚实的技术基础。
[成果] 1700520159 北京
X84 应用技术 环境监测 公布年份:2017
成果简介:“世界屋脊”青藏高原是地球第三极,是中国灾害天气上游关键区与气候变化敏感区,对中国防灾减灾、生态安全屏障建设与水资源保护影响重大。由于自然环境恶劣与科技水平的局限性,多圈层陆面-大气观测系统的匮乏,严重制约了防灾减灾与国家重大工程应用。项目历经十余年跨学科、跨部门联合科技攻关,取得如下创新性成果:1、针对高原“世界屋脊”复杂气候特征、多尺度地形与多圈层陆面状况,实践了科学试验-工程建设-理论研究-应用开发系统工程的集成创新理念,采用卫星遥感与地基观测点-面结合的新技术途径,在“第三极”青藏高原创建了多圈层陆面-大气的长期综合监测多功能应用技术系统。该系统已纳入中国气象局、中国科学院高原及周边科研、业务综合观测网、国际示范基准站,被国际著名刊物BAMS两次专题报导;2、针对气候变暖背景下“世界屋脊”青藏高原多圈层陆面水、热过程及重大工程适应与应对气候变化复杂性难题,提出了青藏高原多年冻土区铁路路基微气象多参数融合判识等新技术,解决了青藏高原冻土对铁路路基稳定性破坏等技术“瓶颈”;发展了卫星遥感-地基多源高分辨率信息提取、融合、建模与模式参数定量化新技术,并有效应用在青藏高原生态安全屏障等工程建设;3、针对大范围洪涝、暴雨、暴雪等突发性灾害预警重大科技难题,基于“世界屋脊”青藏高原上游预警“强信号”敏感区影响理论,优化观测布局,提出了高原大地形大气三维结构“强信号”多源信息模式同化系统等新技术,该系统应用有效提高了高原及下游灾害预警能力;研发了卫星遥感-地基观测三维云分析系统,并实时运行,有关技术亦被美国国家海洋大气局相关系统所采用;4、提出了青藏高原大气水分循环影响及水汽输送“转运站”、上游“敏感区”等理论模型,推动了大气科学领域理论与灾害预警关键技术的发展,并将高原影响理论拓展到大气环境领域。发表论文117篇(SCI论文55篇,影响因子大于3.0达16篇),SCI引用515次,CNKI-CCD核心期刊引用1080次,项目专家3次受美国NOVA科学出版社特邀,与国外科学家合著专著3部、出版JMSJ专刊,研发了首套《青藏高原低涡、切变线年鉴》系列产品,获3项计算机软件著作权,成果被国际著名刊物Nature、BAMS专题报导。特邀主笔国际发行专著《青藏高原天气预警理论与应用技术研究》被美国国会图书馆收藏。项目关键技术成果有效应用于“青藏铁路工程”、“西藏生态安全屏障建设”、“南水北调西线评估”等四个国家重大工程;在雪灾、暴雨、泥石流等重大灾害监测预警及四川汶川、芦山大地震减灾服务中成效显著,青藏高原多圈层长序列观测数据集平台2012年至今跨行业访问下载人次超过9.8万。项目成果两次被国际评估机构先后评价为“对于大气科学研究领域占据国际领先地位具有重大意义”,“对国际前沿性气象研究作出重要贡献”,主编的《中国气候观测系统》被国际“全球气候观测系统”(GCOS)联合执委会评价为“可供其它国家效仿的一个杰出模式”。项目部分成果分别获得四川省、甘肃省科技进步一等奖。
[成果] 1800120557 北京
S163 基础研究 农业科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:采用CAN总线和工业以太网总线技术及“积木式”设计原理,研制了农业气象自动观测系统,实现了作物层内的温度、湿度梯度和冠层上方的日照、温度、湿度、降水、风向、风速、总辐射、光合有效辐射、红外冠层温度等农田小气候以及土壤水分和地温的自动观测、作物发育特征图像自动采集、农事活动、场地安全远程监控与报警等多功能一体化的农业气象自动观测。创新设计并实施了作物发育期、覆盖度、密度等自动化观测和非接触式、非破坏性人工观测的对比试验,建立了不同作物发育期特征图像数据库,编制了小麦、玉米、水稻、棉花4种作物及农田小气候的《农业气象自动观测技术要求》和《农业气象自动观测规范》,为统一观测标准、实现自动观测业务化运行和管理提供了依据,为实现各种作物与自然物候的自动化观测提供了《规范》范本。
[成果] 1700320535 北京
[P445.5, P457.9] 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:雷电是联合国国际减灾十年委员会公布的“最严重的十大自然灾害”之一,被国际电工委员会称为“电子时代的一大公害”。中国每年因雷电造成的人员伤亡达上千人,财产损失数十亿元,社会影响极大。雷击是造成1989年“8·12”黄岛油库特大火灾爆炸事故、2006年“5·25”内蒙古呼伦贝尔特大雷击森林火灾、2007年“5·23”重庆开县小学雷击人员重大伤亡事故以及2011年“7·23”甬温线特别重大铁路交通事故等的重要原因。《国务院关于加快气象事业发展的若干意见》中明确提出了“大力加强雷电监测网建设”、“依法管理和规范雷电灾害防护”等要求。要有效减少雷电灾害,必须做到对雷电的准确监测、及时预警和科学防护,这是防雷减灾工作的核心关键问题。为提升中国雷电灾害防御的能力和水平,项目组展开科技攻关,取得了集雷电预警系统、雷击机理试验平台和雷电监测系统为一体的系统性创新成果。1.研发了国内首个专业化雷电临近预警系统,解决了探空、卫星、雷达、闪电定位、电场等多时空分辨率气象资料的融合应用技术难题,建立了雷电临近预警方法,实现了对雷电活动发生概率、移动趋势、重点区域雷电危险度等级的临近预警。该系统在中央气象台、北京、上海、湖南、湖北等各省(市)气象业务部门、以及石化、林业、旅游、航空航天等多个雷电敏感行业得到应用,为奥运会、60周年国庆、世博会、大运会和航天发射等重大活动提供了有效的预警服务。2.创建了人工触发闪电野外雷击机理试验平台,突破了实验室模拟雷击测试中使用高压长间隙放电无法真实反映自然闪电公里尺度放电和多次大电流脉冲特征的局限,实现了雷电流高精度直接测量;研发了近距离闪电声、光、电、磁同步观测系统,构建了雷击条件下过电压、电流、地电位等防护测试数据的同步采集技术,首次发现了闪电连接过程的侧击现象。成果直接推动了华为通信基站端口防雷方案的优化、华云自动气象站防雷技术的改进、冠图“同时序多闪击雷电测试系统”的研制以及电力部门闪电定位系统的性能评估工作等,已成为雷击测试、机理研究、闪电定位设备考核和系统评估的重要平台。3.研制了高精度三维全闪电监测系统,创新性发展了VLF/VHF (甚低频/甚高频)双频段同步探测、协同判别的闪电时差定位技术,相比于仅能对占全部闪电约30%的云地闪电进行二维定位的业务闪电定位系统,该系统实现了雷暴过程云内和云地闪电的三维定位以及闪电发展通道形态的精细化描绘,定位精度达到175m,明显优于现有业务系统(710m)。该系统在重庆建立了示范应用监测网,显著提升了重庆气象局对灾害性天气的业务监测能力,并为雷电风险评估、雷灾调查和防雷设计提供了关键技术和数据支撑。项目获美国专利1项、中国发明专利10项、实用新型专利8项、软件著作权9项,专著3部,论文122篇(SCI 47篇),国标和行标15项;培养博士后3名、博士7名和硕士36名,形成了一支具有国际影响力的人才队伍。
[成果] 1700280109 广东
[X84, X831] 应用技术 环境监测 公布年份:2016
成果简介:广东是经济发达省份,也是耗能和温室气体排放大省。国家发改委已于2010年将广东列为五个低碳省区试点之一,充分体现了新形势下广东省在促进经济发展与控制温室气体减排双赢方面探索经验和发挥示范作用,急需探索建立相关技术支撑。在广东省发改委低碳专项2011年度等课题的支持下,广东省气象局牵头优先组织科研队伍通过近五年的攻关研究完成了该项成果。该项目首次系统建立广东省可与国际接轨并得到认可的温室气体监测与评估方法体系,研究成果主要有:基于气候相似性理论建立了广东温室气体观测站址的科学方法,建立了区域代表站选址的科学判据指标体系,确定了珠三角、粤北、粤东、粤西区域代表站址。通过引进了世界气象组织WMO/GAW温室气体监测标校技术体系,掌握了与国际接轨并得到认可的温室气体监测、标校及标准传递的技术方法流程,建立了广东省温室气体监测与标校示范系统。移植并掌握了国际上比较先进的碳源汇反演模式系统(CT-2010)和评估方法,并建立了应用于广东的方法体系。研究结果及技术性能与国际接轨,填补了该省碳源汇模式评估技术的空白。研究成果显著推动了广东省温室气体监测和评估水平,为客观准确地测算及评估珠三角地区温室气体排放源和吸收汇的分布提供了依据。研发的温室气体标校技术方法体系,以及卫星遥感和碳源汇模式评估技术,使该省首次获得了与国际接轨并得到认可的温室气体监测评估方法论,推动该省碳排放、区域碳源汇的定量评估研究。按拟选站网开展温室气体观测,可有效认识广东省温室气体的平均分布状况,并为将来碳卫星地基标校和碳源汇模式验证提供高效、高精度数据支持,服务于节能减排和碳贸易经济。多项成果在广东省内推广应用。产出的数据和方法已部分应用于科学研究,撰写论文与各级决策服务。研发的广东省温室气体区域代表站和地市级子站选址的关键技术,在优化珠海市气象局温室气体观测站建设中得到应用;研发的广东省温室气体监测与标校示范系统在东莞市气象局、深圳市气象局、河源市气象局等单位的温室气体监测业务中推广应用,推动了广东省温室气体监测业务建设。建立的温室气体可视化监测评估系统和碳源汇基础数据构架平台,有助于提高对广东省不同区域温室气体浓度水平、碳源汇分布和区域相互影响机制的认识,可为广东省温室气体减排策略决策提供参考,对区域社会经济的可持续发展具有重大科学意义。项目发表核心期刊以上的科技论文11篇,他引9次;获得软件著作权和软件著作测试报告各3套。提交了温室气体标校评估报告1份,提供广东省区域和地市级温室气体代表站规划选址技术指导方案1份。经广东省科技厅组织的鉴定委员会一致认为:研究在广东省温室气体监测、选址、标校和评估方面取得了创新性成果,为广东省开展温室气体观测与评估打下了坚实基础。研究成果总体上达到了国内领先水平。
[成果] 1500520051 北京
P461.8 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:温室气体浓度持续增长,在全球变化中起着关键作用,国际众多科学计划和观测实验都把它们的时空分布及其源汇和影响列为重要内容,实测及再分析资料和科学结论有力支撑了人类活动对气候和环境影响研究与评估、国际谈判和内政外交对策制定。该项目聚焦低碳发展、应对气候变化的科学问题和国家需求,针对《京都议定书》和《蒙特利尔议定书》限排物种,持续开展了温室气体本底浓度及其源汇特征分析和影响评估,取得了系统性研究成果:(1)研究建立了国际可比的中国大气C0<,2>、CH<,4>和CO浓度及C0<,2>稳定同位素高精度观测分析系统,发展了相应的标校比对、溯源方法与流程,解决了国际特定观测体系在中国典型区的适用性问题,为国家野外站和各级联网观测提供了经验和示范。(2)围绕国际上温室气体本底数据筛分方法主要针对偏远海岛测站的不足,构建了国际认可的中国瓦里关站数据筛分方法:确保了中国温室气体资料进入全球同化数据库,持续用于联合国WM0和中国温室气体公报、IPCC和UNEP等科学评估。(3)与国外本底站同期资料综合对比与机理分析,阐明了瓦里关大气C0<,2>及稳定同位素季节性源汇动态的全球代表性和欧亚内陆特征,为浓度资料与通量资料互用、Top-down和Bottonrup源汇估算及比对校验建立了联系,延伸了资料应用领域。(4)针对中国关键气候区温室气体浓度水平和源汇及输送特征,推进典型地区比对实验、甄别观测及数据可比性与可融合性问题,改进了全流程质控方法,建立了网络化采样观测和高精度集成分析系统,为反演精细化的源汇动态提供了资料及校验保障。(5)建立了国际认可的国内首套卤代温室气体在线观测系统,并率先开展了Top-down方法对中国部分卤代温室气体的源反演和实测校验,应用于每4年发布的《联合国WM0-UNEP臭氧层损耗科学评估报告》,为内政外交决策提供了有力支持。项目成员担任国际国内多个学术组织成员,推进相关领域工作和国际地位提升,获得联合国WM0高度赞赏。为多项国家科技计划和建设项目提供了重要的支撑平台,为引导规范各级观测网建设提供了示范溯源。数据用于全球同化数据库、气候变化国家评估报告、每年度《WM0温室气体公报》、《中田温室气体公报》和《中国气候变化监测公报》。2007-2014主笔的决策咨询报告多次获得国家领导人重要批示,支撑了UNFCCC等议題谈判和《中美气候变化联合声明》等内政外交国策制定,纳入2011-2014第3、4、5、6轮《中美战略与经济对话成果淸单》。在温室气体研究、分析标校体系研发、技术标准溯源传递、质量保证质量控制、各级人才培养、推进科研成果业务化等方面发挥了重要作用。发表的20篇核心论文他(总)引182 (446)次,其中SCI他(总)引102(180)次;8篇代表性论文他(总)引94(170)次,其中SCI他(总)引85 (148)次。历年提交至世界温室气体数据中心(WDCGG)瓦里关站数据平均每年被下载使用近400次、他人直接或间接应用该项目的实测数据、再分析资料或公报和科学评估报告相关内容数百次、发表SCI论文330余篇,未直接引用该项目论文。
[成果] 1700320314 海南
S165.25 基础研究 农业科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目在国家科技支撑计划等多个项目支持下,气象、农业、林业及高校等多单位联合,从1996年开始,围绕农业气象灾害监测预警、评估及配套防控技术开展研究,重点突破了“指标创建、实时监测、精细预警和主动防控”四大技术瓶颈,研发了中国农业气象业务系统,促进了农林气象灾害防灾减灾的科技进步,主要科技创新如下:提出了干旱、冷害、寒害监测评估的新理论,发展了基于过程的动态监测评估方法:提出了基于低温过程的灾害监测评估、多维光谱特征空间的农田干旱监测评估新理论,发展了适用于中国气候特点的蒸散量算法。创建了基于作物三基点温度的过程热量指数、作物寒害临界温度-持续日数的过程积寒算法,阐明了水分胁迫下作物在多维光谱特征空间上的响应机理,为基于过程的低温灾害和农田干旱的实时监测、量化评估提供理论支撑。创建和发展了农业气象灾害等级指标体系,研发了面向农作物全生育期的灾害实时监测评估新技术:研发了多方法集成的灾害指标构建、面向农作物全生育期的灾害实时监测、灾害风险动态评估技术,创建和发展了灾害等级指标11项,灾害实时监测准确率在85%以上,实现了分灾种动态量化评估。提出了基于蒸散干旱指数的农田干旱评估新方法,评估结果与美国的Palmer干旱产品相比,空间分辨率提高了10倍以上,时效平均提前1-3天。发明了测量土壤粗糙度的针式粗糙度仪,土壤含水量反演精度提高了10dm<'3>/m<'3>。创建了多模型、多方法集成的灾害精细预警与滚动预测技术:突破了多尺度信息时空解析转换的技术难题,创建了多模型、多方法集成的灾害精细预警与滚动预测技术。实现了分灾种精细预警和滚动预测,未来1-3天预警准确率达81%以上,1个月以上的等级预测准确率达80%以上。创建了森林火灾发生、蔓延和扑救阶段分级预警技术,预警准确率达90%以上。突破了“被动减灾”的传统理念,研发了农业气象灾害监测预警评估业务系统及配套应用的减灾防控技术:开发了农业气象综合数据库,创建了国家、省级一体化的中国农业气象业务系统,已全面形成业务服务能力,实现了灾害全过程的监测预报、预警评估精细化服务。研发了6种避旱减灾种植模式,经济效益提高10.5%〜149.6%。创制了生理型抗旱种衣剂和玉米抗低温拌种剂,出苗率提高5%〜18%,增产5%〜 10.8%。研制了基于过程减灾的抗低温化控制剂,可有效防御-3〜-5℃低温,增产4%〜7%。项目取得国家发明专利6项、实用新型专利1项、软件著作权20项,制定国家标准1项,行业标准2项,出版专著18部,手册2本,发表学术论文351篇(经国家图书馆和教育部科技查新工作站检索SCI收录34篇、EI收录28篇)。
[成果] 1400521946 北京
X513 应用技术 [气象服务, 环境监测] 公布年份:2013
成果简介:气溶胶对云形成的作用是国际气溶胶-云相互作用和气溶胶间接气候效应研究的焦点。其核心问题是对大气中存在的各种纳米尺度的粒子,在不同的水汽条件下,有多少会起到凝结核(CCN)的作用。几年来,课题选择在京津之间的郊区测点(武清气象局站点)、市区测点(中国科学院大气所大塔基地)和区域大气背景站点(云南香格里拉大气本底站)观测了包括气溶胶粒子谱、云凝结核CCN、分档气溶胶成核率观测、气溶胶散射系数亲水增长特性以及气溶胶化学成分采样分析等。获得了上述三个不同区域平均分档气溶胶活化率分布特征,并根据观测的分档气溶胶活化率曲线,应用PettersandKreidenweis(2007)提出的单参数κ值方法估算了不同地区气溶胶的吸湿增长κ参数,进一步比较和评估了这几个不同地区分粒径气溶胶(无机和有机气溶胶)的活化能力及CCN预报的不确定性,并对某些测点的观测开展了CCN闭合试验。结果显示:在所研究的过饱和比(0.056%-1.00%)下,粒径在300nm以上的粒子绝大多数都能够活化,而30nm以下的粒子则几乎都不能够活化。气溶胶活化率强烈依赖于气溶胶的粒径大小,数值随粒径增大而增大。对三个地区的分档气溶胶活化率对比发现,不同地理位置、不同污染状况下气溶胶活化特性具有不同的特点:在污染的北京市区和京近郊区测点(武清测点),气溶胶亲水性和成核能力较强,而在偏远清洁的高原地区(香格里拉站)气溶胶亲水增长和成核能力相对较差,即在偏远的高原清洁地区气溶胶活化需要有更大的粒子或更高的过饱和比条件,其中北京与武清的气溶胶平均活化特征和吸湿增长特性较为接近。比较而言,武清的气溶胶吸湿性较北京强,而北京的观测较香格里拉强。作为国内首次进行的高原站点CCN的浓度分布和分档气溶胶活化率的观测研究,课题对云南香格里拉测点的结果显示该地区大气较为清洁,其大气气溶胶数浓度都很低,数浓度远低于北京、上海等城市地区,也显著低于华北乡村地区,而与全球大气本底地区的浓度水平相当;该地区云凝结核浓度也很低,且气溶胶吸湿性和成核能力较另外两个地区为弱。
[成果] 1400521961 北京
P426.6 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:使用广义极值分布等统计方法,研究了华南地区前汛期(4-6月)和后汛期(7-9月)极端降水的时空变化和概率分布特征,讨论了南半球澳大利亚高压和马斯克林高压与华南汛期暴雨日数的关系;使用MTM-SVD气候信号检测新方法,“动态”连续跟踪了华南汛期降水与南半球关键系统低频变化的时空耦合演变过程;分析了2008年5-6月华南地区出现的连续强降水过程与南半球关键系统异常活动的关系;在上述跟踪检测和典型年份过程分析基础上,利用气候数值模式CAM3.1进行了敏感性试验。经过分析和数值试验得到以下主要结果:1)上世纪90年代初华南地区降水发生了由减少趋势到增多趋势的突变,发生突变后的华南后汛期(7-9月)极端降水强度显著增强;2)从年代际尺度而言,南半球澳大利亚高压和马斯克林高压的强度变化是华南汛期降水异常的重要气候背景,即当两高压同时处在增强时期时,华南前汛期极端降水处在偏少阶段,后汛期则处于偏多阶段;3)跟踪华南汛期降水与南半球海平面气压场30-60天低频振荡时空耦合演变过程可知,南半球马斯克林高压和澳大利亚高压系统由强(弱)到弱(强)的演变过程对应华南降水多雨带由西南(东北)向东北(西南)的转移;4)典型强降水过程分析表明,南半球马斯克林高压和澳大利亚高压通过影响索马里越赤道气流强度变化,偏强的越赤道气流使输送到华南的水汽加强,造成华南产生强降水过程;5)数值试验结果显示,ElNino(LaNina)是引起澳大利压高压向东移动的重要因素,而南印度洋偶极子正(负)位相异常对马斯克林高压的强度异常变化有显著的作用。
[成果] 1400520387 北京
P467 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:全球变暖的成因是当今气候科学研究的核心问题,同时也是最具争议的问题。人们争议的焦点主要集中在:是哪些外部强迫因子(自然的还是人为的)造成了当今的气候变化,而这些因子又各自起着怎样的作用。许多科学家认为,引起这些争议主要原因,是由于人们使用的数值模拟研究方法因模式自身的缺陷而不能提供一个有说服力的结论。从这个意义上说,外强迫因子的分析技术就成了主要的矛盾。因此,发展新的与气候模式的外强迫分析方法并行不悖的新途径,就成为一个亟待解决的问题。为此,四年来该项目聚焦这些科学问题,在单一驱动因子提取方法的基础上,发展适用于多驱动因子的气候系统的分析方法,这些方法将完全依靠实际观测资料,借助于它们的时间序列给出的动力学,客观地分析气候系统内部的驱动关系,发展了包含外强迫因子的非平稳气候预测建模技术。
[成果] 1400520383 北京
P467 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:利用近百年的器测资料以及用近千年来的树轮、石笋以及历史文献资料重建的气温、降水代用资料,重建了近千年来东亚季风降水指数、东亚热力差异指数(即亚洲-太平洋涛动,APO)以及海平面气压(SLP)场,并结合气候模拟结果,综合分析了中国季风气候在年代际、百年际尺度上的变化特征及区域差异,主要结果如下:(1)在气候上,中国可以被划分为季风区、非季风(或西风带)区和季风边缘活动区。这些区域的干湿年代际变率受东亚季风气流和西风带气流相互作用的影响,西北季风边缘上的干湿变化位相与中国东南部的相反;在过去的500年里,西北季风边缘的干湿变化存在65-85年,40-55年和20-35年的周期变化,西北季风边缘带上出现过49个干旱年,最长的持续性干旱事件出现在1528-1533年。(2)与中国东部夏季旱涝分布关系密切的东亚地区SLP变化存在3个显著的异常型,分别反映了东亚夏季风及经向环流异常对中国东部旱涝分布的影响。在近千年里,用SLP指示的东亚夏季风存在着60-70年为主的周期变化,并经历了9次突变,这些变化往往对应着中国东部夏季旱涝异常分布。(3)用APO指数指示的东亚夏季热力差异指数在中世纪暖期偏强,而在小冰期的1450-1570年则处于近1000年来最弱的阶段。APO指数能够反映小冰期时中国东部降水的变化特征,当APO指数偏高(低)时,黄河流域夏季降水偏多(少),长江流域降水偏少(多)。在最近200年,重建东亚夏季SLP异常型与APO指数在年代际尺度上变化较为一致。(4)在近150年里,尽管全球和中国平均气温显著增加,但是东亚夏季风环流和降水没有表现出增强或减弱趋势;在过去1000年里,东亚夏季风最弱时期要比北半球最冷时期出现的早,并与太阳辐照度的最弱时期相对应。
[成果] 1400520331 北京
P467 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:项目沿中国北纬40度和北纬30度东西向二条剖面,东经115度南北向剖面,选择合适采样点采集树木年轮样本,开展树轮宽度及稳定同位素等指标分析研究,提取气候变化的信号,恢复了研究区过去1000年来不同时间尺度的气候要素变化历史。重建了东亚地区最长的青藏高原地区2485年温度变化和中国台湾地区过去700年来的温度序列。这两条千年左右的温度序列无论在高频还是低频变化上都十分同步,以树轮方法系统研究了近600年黑河流域水文变化;重建了黄土高原地区干旱变化及近400年来中国北方中部各地区温度降水变化,探讨了东亚季风的进退;在树轮碳同位素研究方法上提出单芯优于混合样本的新见解,解决了树轮样本不易得地区的采样问题。这些研究结果将为中国气候变化研究提供树轮数据。项目利用近百年的器测资料以及用近千年来的树轮、石笋以及历史文献资料重建的气温、降水代用资料,重建了近千年来东亚季风降水指数、东亚热力差异指数(即亚洲-太平洋涛动,APO)以及海平面气压场,并结合气候模拟结果,综合分析了中国季风气候在年代际、百年际尺度上的变化特征及区域差异。项目应用国际上通用的过去千年气候变化外强迫数据驱动LASG/IAP气候系统模式FGOALS-gl,开展了全球及中国地区千年气候变化的数值模拟试验,并结合德国马普气象研究所地球系统模式MPI-ESM及全球海—气耦合模式ECHO-G对千年气候模拟试验的结果,从温度、降水和东亚季风的角度对过去中国地区千年三个特征期的气候变化进行了分析和比较,探讨了中国典型气候地区千年气候变化的过程和机理。项目借助于代用气候资料及近代器测气候资料,应用非线性动力系统理论和分析方法,发展了从资料中提取驱动气候变化的外强迫信号的方法,进行了初步的分析试验。建立了包含外强迫因子变化过程在内的非平稳气候预测建模技术,并对未来气候变化趋势进行了预测实验。
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