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1、江苏省多轨道业务细化实施方案天气轨道江苏省气象局二六年十一月目 录序 言1一、现状和需求1(一)现状1(二)主要问题和差距2(三)需求2二、设计思路4(一)指导思想4(二)设计原则4(三)发展目标5三、系统功能和结构5(一)天气业务对气象观测系统的需求6(二)天气监测预报8(三)主要业务系统111短时临近预报和灾害性天气预警业务112中期预报业务133中尺度数值天气预报业务154精细天气预报综合业务175海洋气象业务196交通气象业务227城市气象灾害预报服务268应急气象服务289其他专业气象业务30(四)关于天气及相关灾害监测预警和评估的公共气象服务34(五)天气业务对信息与技术保障的需求
2、36(六)科学研究与技术开发38四、业务流程43(一)技术路线43(二)数据流程43(三)产品定义及制作流程44(四)业务管理流程51五、业务分工52(一)省级52(二)地市级57(三)县级 57(四)业务指导57(五)天气轨道业务与其它轨道业务之间的关系60六、保障措施62(一)运行机制621建立科技创新体系622建立科学的科技管理机制633多渠道经费投入机制644考核评价机制655人才流动机制65(二)岗位设置671省级天气轨道业务岗位设置672市级天气轨道业务岗位设置683县级天气轨道业务岗位设置69(三)人才队伍69(四)教育培训70(五)经费投入71(六)法规标准71七、实施计划72
3、序 言为认真贯彻国务院关于加快气象事业发展的若干意见,全面落实中国气象事业发展战略研究成果,进一步适应江苏“两个率先”总体目标的需求,根据中国气象局业务技术体制改革多轨道业务方案(试行)和江苏省气象局业务技术体制改革实施方案,特制订江苏省天气轨道业务方案。天气轨道业务内容涵盖天气监测评估、数值天气预报、天气预报和专业气象预报的所有技术和业务,是实施“公共气象、安全气象和资源气象”的重要业务支持基础。在江苏省业务技术体制改革实施方案中,明确了天气业务包括0-10天天气及相关气象衍生灾害预警预报、10天以上延伸期天气预报和专业气象预报以及相应的观测、信息处理和服务等。改革重点是:完善精细化预报业务
4、流程,促进灾害性天气和定量降水预报的突破;完善临近预报和短时预报业务,建设突发性灾害天气预警预报体系,增强对突发性事件气象应急保障能力;加强数值天气预报及其解释应用;加强和规范海洋气象、交通气象、城市气象、水文气象、航空气象、盐业气象等业务。天气业务实行省、市、县三级布局。一、现状和需求(一)现状随着大气科学和其他相关学科的进步以及我国气象事业的发展,江苏天气轨道业务不断完善成熟,初步建立了以数值天气预报为基础的新一代天气预报业务,以天气业务为基础的专业气象业务已涉及到经济社会发展的多个方面,以天气业务产品信息与技术为基础的公共气象服务取得了显著的社会经济效益。1建立了以气象信息综合分析处理系
5、统(MICAPS)为核心的新一代天气预报业务流程和省、市、县天气预报业务技术平台。初步建立了以数值天气预报为基础、人机交互信息加工处理系统为平台、综合应用多种预报技术方法的天气预报业务技术体系,天气预报水平稳定提高,对全省气象台站做出了质量较高、效果较好的指导预报。由于卫星、雷达、自动气象站等观测系统的建设和应用,临近和短时预报由过去的经验预报发展到充分利用各种监测手段和信息综合立体分析,做出定时、定点、定量的精细化预报进行了创新实践,灾害性天气的临近和短时预报预警水平不断提高。2初步建立了省级数值天气预报业务系统,包括:全球中期天气预报模式T213L31、欧洲中心中期数值天气预报模式和日本中
6、期数值预报模式的解释应用系统;中尺度数值天气预报模式系统(MM5、GRAPES本地化和WRF的调试运行),水平分辨率达到22km;短期降水集合预报系统等。其业务产品已提供给全省各级台站日常天气预报业务试用,并且在交通、电力、海洋等专业气象业务服务中发挥了重要作用。3随着气象高影响行业发展的服务需求的不断增长,建立了交通气象、海洋气象、城市气象、公共卫生气象等专业气象业务。开展了城市积涝、流域面雨量、地质气象灾害、空气质量、火险气象等预报,并为体育、电力、能源、旅游等行业制作专项预报。(二)主要问题和差距江苏天气业务虽然取得了长足的发展,但随着经济社会发展对天气业务需求的提高以及相关领域技术的迅
7、速发展,业务体制和技术体制存在的问题日益显现,主要表现在:1江苏精细化预报业务刚起步,连续、滚动、无缝隙天气预报尚不完善,定点、定时、定量化预报水平还不高。省、市对下的业务指导能力不足。2重大灾害性、关键性、转折性和和突发性天气预报能力有限,卫星、雷达、闪电定位仪、自动气象站、GPS地基接收等观测资料的应用水平不高,短时临近预警预报准确率有待提高。3中尺度数值天气预报工作刚刚起步,数值天气预报产品解释应用工作缺乏完善的对比试验,资料同化和模式本地化工作亟待加强。4专业预报方面,在交通、海洋、电力行业开展了一些初步工作,但深度和广度不够;对其他行业缺乏系统性的气象服务技术方法研究。5客观定量化的
8、综合天气预报质量检验业务、科学规范的气象服务效益分析评估业务还不够完善。 6业务发展的科技、人才支撑不强,科研成果向业务转化的体制机制亟待完善。(三)需求随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,各级政府和公众对天气预报的需求也随之提高,天气轨道业务面临的主要需求是:1实现江苏 “两个率先”的需求江苏人口经济密集,经济社会高速发展,城市化进程快,对气象灾害造成的损失有明显的“放大”作用,对预报能力和服务水平提出了更高的要求,必须围绕提高天气预报准确率这一核心加快业务技术体制改革,以适应江苏地区经济社会的高速发展,同时满足社会各行各业对气象服务的专项需求。2天气业务自身发展的需求中国气象局业务技术
9、改革总体方案的部署与实施,是从战略层面到战术层面实践和落实中国气象事业发展战略研究成果,为新形势下气象事业的发展带来了新的机遇,对天气业务发展提出了新要求,为江苏天气业务的快速发展带来了新的挑战。3重大气象服务保障的需求随着江苏经济社会的快速发展,重大工程及重大活动的预报服务任务重、要求高,必须抓住机遇、加强科技攻关,建立新型的无缝隙预测预报体系,提高重大气象服务保障能力。4应急响应能力建设的需求提高重大和突发气象灾害和公共事件的气象应急服务,需要建立精细化天气预报服务的业务流程和技术系统,实现对重大和突发气象灾害事件快速响应和提供应急保障服务。同时需要建立各类气象灾害影响的预评估、中评估和后
10、评估等业务,为政府组织防灾、抗灾、减灾、救灾提供决策依据,也是构建和谐江苏的需求。5社会主义新农村和新兴产业建设的需求在社会主义新农村建设中,农作物和农副产品的科学布局搭配、农业病虫害的科学防治、农田灌溉水资源的合理使用、村庄合理布局和农民生产生活水平提高、可再生能源的利用、发展旅游业等国民经济新兴产业都对降水和渍涝预报、风能等清洁能源资源调查和太阳辐射预报、强降水和地质气象灾害预报以及旅游气象预报与评估等新的天气业务提出了新的需求。6其他多轨道业务的需求天气轨道业务是多轨道业务的基础,其他轨道业务的发展对天气业务信息与技术支撑也必然提出更高的要求。二、设计思路(一)指导思想以国务院关于加快气
11、象事业发展的若干意见和中国气象事业发展战略研究成果为指导,面向全省经济社会可持续发展的需求,面向国内外科技发展前沿,全面落实中国气象局业务技术体制改革总体方案提出的改革任务,建立一个布局合理、分工明确、上下配套、运行流畅,科学高效的天气业务体系,大力发展现代天气业务。(二)设计原则1遵循资源优化、界面清晰、功能完整的原则,运用系统工程的方法,对业务系统的总体功能和结构进行合理分解。2依靠科技创新,推进数值预报、天气预报和专业气象预报业务技术的自主创新发展;突出业务的系统化、一体化的特征,加强精细化预报和无缝隙预报以及应急气象预报服务的实践,强调各技术属性功能之间的关联性、协调性和协同性。3依靠
12、科技进步,大力推进集约化发展,加强与各行业的包容性、兼容性和开放性,构造具有江苏特色的、内容丰富的天气预报业务体系。4理顺天气轨道业务与其它轨道业务的关系,为其它轨道业务运行与发展提供相关天气业务信息与技术支撑。(三)发展目标天气轨道业务的总体目标是:建立国内领先的基本天气预报业务系统。进一步加强中尺度数值预报业务,制作精细化的气象要素预报产品,创建国内一流的灾害性天气预报业务。提高临近、短时、短期、中期和延伸期(15天)天气预报准确率。近三年内要完善天气业务监测网,提高卫星、雷达、闪电定位仪、自动气象站、GPS地基接收等观测资料的应用水平;建立以数值天气预报为基础的0-10天精细化气象要素预
13、报业务,提高定点、定时、定量预报水平,增强重大和突发灾害性、关键性、转折性天气预报能力及应急响应能力;以服务为导向建立交通、海洋、城市等具有江苏特色的专业气象服务系统,为不同用户提供量身定做的产品。三、系统功能和结构综合气象信息共享数据库预报、服务、归档业务资料预处理与质量控制我国数值预报产品国家指导预报产品区域指导预报产品国外数值预报产品其他预报产品综合监测探测网络系统信息资料通讯网络WEB网站新闻媒体专业用户声讯平台短信平台政府部门影视服务市县台站天气预报主观分析人机交互平台数值预报解释应用和客观方法检验、分析、评价中尺度数值预报实时数据库多轨道产品数据库实时产品数据库中短期预报短时临近预
14、报精细化预报基础预报产品交通气象海洋气象城市气象水文气象其他产品应急气象专业或专项预报产品天气业务总体框图天气业务系统总体功能是:依托江苏“三站四网”的建设,开展数值天气预报,天气和相关灾害的监测和预警,临近、短时、短期、中期和延伸期的天气和相关要素预报警报,海洋气象、交通气象、城市气象、水文气象、盐业气象、航空气象、环境气象、公共卫生气象等专业气象,基于天气及相关灾害监测预警和评估的公共气象服务。(一)天气业务对气象观测系统的需求针对天气业务发展需求,依托综合观测系统的建设,提供满足天气监测、预报、服务等业务环节需求的观测资料和产品。1常规气象要素监测除了国家气候观象台和国家气象观测站实现遥
15、测自动化之外,要大力发展区域气象观测系统,在乡和风景区建立降水、温度、风、湿度观测的自动气象站,获得1分钟一次的实时加密观测信息,以保障精细化天气预报和气象服务的正常开展。增加探空观测的时空密度。新增GPS探空站,常规探空高度达到25 km以上;发生重大灾害性天气或承担重大气象保障任务时可增加到每天观测4次;在天气关键区开展移动探空观测并实时提供观测数据;布局风廓线仪观测网;提高气象要素的探测精度。2气象灾害监测台风:完善多部多普勒天气雷达和常规天气雷达的组网建设,在己建五部CINRAD/SA基础上加快建设常州的一部,争取新增泰州、淮安两部,适当布建小型的X波段多普勒天气雷达和流动车载的多普勒
16、天气雷达。天气雷达、自动气象站网和卫星观测相结合,进一步提高监测台风的综合探测定位能力。暴雨(降水):提高各种天气雷达定量测量降水的精度,雨量站达到乡镇密度并用于雷达定量估算降水的校正。强对流:根据江苏的天气特点对飑线、中尺度气旋、中尺度切变线或辐合线、海或湖陆风锋等局地锋区、冰雹云、龙卷、强切变等中尺度系统的雷达识别软件进行二次开发;增加新一代天气雷达的双偏振功能应用于云中水相态的识别能力;在现有雷达布局的基础上加密风廓线仪与GPS/MET等对风场与水汽场的观测。海风、海雾和海浪:建立浮标站和海岛气象站.在具有建站条件的近海海岛上建设自动气象站,沿海岸基自动气象站站间距达到10-20公里,有
17、条件的地方应当布设能见度观测仪,并进行海上气象观测船应急和特殊的气象观测。加强卫星遥感对海洋环境要素和海气、海陆关系的监测。山体崩塌、滑坡:在重点区域与测绘部门合作建立GPS地基接收和定位系统,并布建自动雨量站。雾:与交通部门合作,加强高速公路、黄金水道、机场等地的能见度观测。雹、雪、冻雨、雾淞等固体降水还没有好的观测方法和系统,在I型自动气象站中增加能见度、云、雨强、冻雨、雪等传感器。雷电监测参加全国组网,云地闪是重点,云内和云间闪对于飞行安全也是很重要的因素。充分应用基于卫星观测的火点监测资料。大气污染监测需要与环保部门协作,建立城市精细空气质量观测系统。在大中城市开展间距2 km左右的温
18、、压、湿、降水、风等稠密气象要素观测,开展与人体健康有关的环境气象要素观测。洪涝监测:依托现有的较完整的水文站网,信息充分及时共享;中尺度数值模式和雷达定量测量降水与水文模式相结合,制作区域洪水和洪涝预报以及城市内涝预报;使用资源卫星资料,提高洪涝和渍涝面积估算精度。高速公路路面状态(特别是结冰)监测应作为基本业务。在各干线公路沿线及周边地区布设自动气象观测网(包含能见度仪),站网密度间隔达到10km,加强能见度、路面温度、湿滑程度等观测。(二)天气监测预报天气监测预报业务内容包括数值天气预报,天气和相关灾害的监测,临近、短时、短期、中期和延伸期的天气和相关灾害警报预报及海洋气象、交通气象、城
19、市环境气象、水文气象、盐业气象、航空气象、公共卫生气象等专业气象以及重大活动的气象保障和突发事件的应急响应。1天气监测常规天气监测:对降水、气温这两种常规天气要素进行1-10天时间间隔的监测,重点是暴雨/大雪以上量级以及夏季高温和冬季低温的发生地域和强度,通过历史数据对比分析,及时准确地反映极端天气事件。灾害性天气监测:对于暴雨、强雷暴、冰雹、龙卷、强切变、大风、台风、大雪等灾害性天气发生的地域及强度的监测和跟踪;由灾害性天气引发次生灾害的山体滑坡、崩塌、泥石流、洪涝和积涝、森林火险等级等的监测。2数值预报省级数值预报业务主要是中尺度数值模式的运行和数值预报产品的释用。包括中尺度数值天气预报、
20、区域短期集合数值天气预报、台风集合预报、海浪和水文等专业气象数值预报业务、数值预报产品检验业务、数值预报产品解释应用、观测资料质量监视与评估业务和突发事件紧急响应、有害污染物扩散传输数值模拟和预报业务。3天气预报l 短时临近预报对暴雨、雷暴、冰雹、大风、大雪等灾害性天气及其它强对流天气0-2小时时效的临近预报、0-6小时的短时预报和0-12小时的甚短期预报。l 中短期天气预报12小时-7天的常规天气(降水、风、温度、湿度、气压、云量等)的预报及灾害性天气预报。l 延伸期预报未来10-15天延伸期环流形势特征及演变趋势预报、降水及温度趋势预报、重大天气过程预报等。l 预报检验开展综合天气预报产品
21、检验和客观定量评价。利用加密观测资料,完善1-7天降水预报和1-3天热带气旋路径与强度预报检验;开展中期预报产品的客观检验和灾害性天气落区预报检验评分。4专业天气预报专业天气预报主要包括海洋气象、交通气象、水文气象、环境气象、盐业气象、航空气象、能源电力气象、公共卫生气象、旅游气象、体育气象、工业气象、商业气象等预报业务及检验评估。海洋气象业务内容包括:海洋环境气象要素监测及预报业务、海上影响海运、海上渔业以及沿海养殖业以及海港的灾害性天气预报服务等。交通气象业务内容包括:交通干线(包括公路、黄金水道、轨道交通)及其车站、港口天气状况的实时监测;影响交通安全的强降雨、雪、冰冻、雾、大风、沙尘等
22、天气的预报。盐业气象业务内容包括:海盐生产与气温、日照、降水、风速、湿度、蒸发的关系研究和这些气象要素的预报,对海盐生产和盐化工业有重大影响的风暴潮、暴雨等灾害天气预警。能源气象业务内容包括:电力(能源)负荷预报,能源安全生产和调度气象预报,风能、太阳能、核能等清洁能源利用气象保障。水文气象业务内容包括:流域面雨量和径流预报,全省旱涝、渍涝实况报告和趋势预报,地表水资源的中短期预报和评估,面雨量定量测量和预报与水文模式结合,作洪水、洪涝和城市内涝预报。航空气象业务内容包括:机场天气预报、航线和飞行区域天气预报。环境气象业务内容包括:空气质量、城市突发天气灾害、森林火险等级、地质气象灾害等监测和
23、预报。公共卫生气象业务内容包括:舒适度、风寒指数、紫外线、花粉浓度等监测预报以及中暑、冻害、一氧化碳中毒、传染病暴发与流行气象潜势预报等健康气象内容。旅游气象业务内容包括:旅游景点及旅游线路天气和环境要素监测与预报。体育气象业务内容包括:对体育场馆风、温度、湿度、降水、雷暴等的精细监测和预报,海上运动项目的气象影响因子监测与预报。工业气象业务内容包括:强降水、高温、严寒、大风、干旱等天气对大多数工业生产带来危害的预报服务,尤其对化工、建材、纺织以及露天作业的工业生产等专业服务针对性更强。商业气象业务内容包括:强降水和持续暴雨引起的城市内涝、持续高温和严寒、台风、大风等灾害性天气直接影响商业的气
24、象预报服务,以及由此引起的较长时间的商机预报服务。(三)主要业务系统根据中国气象局业务体制改革要求和江苏天气气候特点,江苏天气轨道业务将重点加强以下九个方面的建设:1临近短时预报和灾害性天气预警业务依靠高性能计算机及网络等系统支持,建立融合精细数值预报产品、雷达、卫星、自动气象站、闪电定位仪、风廓线仪、GPS/MET等资料的短时临近预警预报业务系统,提高强对流天气预报准确率和预报预警时效。建立强对流天气的短时临近预报方法通过研究天气形势、数值预报产品、雷达、卫星、自动气象站、闪电定位仪、风廓线仪、GPS/MET等各种资料的融合技术,分析短时灾害性天气发生发展消亡特征和物理机制以及与各种资料之间
25、的相关性,总结短时预报方法,包括天气学、动力学、热力学、中尺度气象学、统计学的预报方法和中尺度数值模式的集合预报方法,建立将多种资料和技术集于一体的概念模型。以短期预报结果做前提,以临近预报为依据,以中尺度数值模式预报产品为主要分析平台,在对其产品信息进行充分诊断分析的基础上,用卫星云图、自动气象站和多普勒天气雷达资料,对中尺度数值预报的结果进行订正和相互结合的综合分析,再通过准确科学的集成方法,从而做出短时临近预报。建立强对流天气的短时临近预报业务平台融合天气形势场、数值预报产品、雷达、卫星、自动气象站、闪电定位仪、风廓线仪、GPS/MET等资料的实时分析和气候统计分析(例如雷达气候学和卫星
26、气候学),建立强对流天气短时临近预报系统,建立短时临近预报业务工作平台,实现预报产品及预报制作方式和流程的一体化。在综合分析各类气象信息的基础上,人机交互地制作强对流天气的短时临近预报,并能自动地生成各类文字、图表、图形、图像等可视化服务产品。短时预报内容包括强对流天气的类型、影响的范围、持续的时段和天气演变趋势等,临近预报内容包括强对流天气的移向、移速、强度、影响范围和具体地域、持续时间和天气演变趋势等的预报。建立灾害性天气的临近预警系统建立灾害性天气的雷达资料库。融合雷达、卫星、自动气象站、闪电定位仪、风廓线仪、GPS/MET等观测资料,研究灾害性天气发生发展消亡的特征、规律和物理机制。根
27、据灾害性天气的实况资料和雷达产品的演变分析,研究灾害性天气和雷达产品的相关性,利用先进的图形、图象处理技术,根据气象算法从这些产品中提取出灾害性天气的预警参数,并由雷达气候统计分析工作,总结统计出各种参数对各种灾害性天气预警的阈值以及灾害性天气发生发展消亡的规律。建立灾害性天气临近预警系统。该系统能够自动处理雷达资料等相关资料,当系统识别判断有可能发生灾害性天气时或已经发生灾害性天气时,自动发出报警,预报员根据报警情况用人机交互方式制作灾害性天气的临近预警产品,并按业务规定进行自动分发,通过立法出现灾害性天气红色等级时,立即向一级政府主要领导汇报和启动应急气象服务预案,应用可视化显示技术在电视
28、广播等新闻媒体、城市显目场所的电视屏上迅速插播和滚动显示警报,并由省、市、县级政府通知相关区、镇政府和街道、乡级行政立即传达到每家每户,力争传达到偏僻住户和每一个人,以达到显著的防灾减灾效果。多普勒天气雷达定量测量降水技术研究。用多种方法对多普勒天气雷达定量测量降水的Z-I关系进行研究,得出不同天气和不同云系类型的Z-I关系,并利用地面加密自动站资料对雷达估算降水进行自动校准,再由面雨量场的处理技术和各种影响因子的订正技术提高雷达定量测量降水精度。进而与水利部门合作,与水文模式结合,开展水文与洪水、洪涝的定量预报。2中期预报业务将数值预报业务与中期预报业务紧密结合,综合利用各种气象信息和先进的
29、预报技术方法,采取“主观”对“客观”修正的人机交互的自动化业务预报流程;建立较为完善的预报质量检验系统,形成科学的一体化中期预报体系。加强中期灾害性天气预报技术的分析研究。建立较为明确的不同类型重大中期天气过程预报思路、预报技术指标体系和预报技术方法改进和发展的重点。针对重大中期天气过程典型个例,进行深入的预报技术分析研究。深化对天气过程的认识,提高分析预报能力。加强中期数值预报产品应用研究,形成中期天气预报业务与中期数值预报研究开发的互动机制。从中期天气发展的物理过程出发,大力开展数值模式产品和集合预报产品的解释应用工作,结合江苏的天气气候背景,采用MOS、PP、人工神经网络等统计、动力方法
30、深入研究解释应用方法。建立统计、动力、人工神经网络等中期天气预报模式(模型)。中期天气要素综合预报技术方法的改进与业务应用,逐步将预报员的实践经验和预报指标等形成客观的预报方法,提高天气要素中期预报精度。建立以数值天气预报产品为基础,综合运用多种气象信息和预报方法,提高数值天气预报可预报时效内的逐日滚动的常规天气要素预报和灾害性天气的中期预报业务水平。实现以气象信息综合分析处理系统为基础,建立各种气象信息的分析、查询、加工、处理和预报制作、产品分发为一体的全省中期天气预报业务系统,促进全省中期天气预报质量的提高。中期天气预报业务系统不仅能够满足预报员了解本省在预报时段内天气气候背景、上级指导预
31、报意见和短期气候预测,而且有利于分析大气环流的演变特点,以便预报员调整预报思路,以适应大气环流形势的变化。在对数值天气预报产品进行误差分析订正基础上,在数值天气预报的可预报时效内对数值天气预报的客观释用方法的预报意见,作分析判断和订正,做出最终的气象要素综合预报意见,并根据大气环流的趋势变化,提出未来一周、一旬的天气趋势预报和主要天气过程及灾害性天气预报。做出中期时效内的针对不同行业所需的各种不同气象要素及灾害性天气过程的专业中期预报。建立延伸期重大天气过程及其演变预报业务。研制延伸期预报技术方法,建立延伸期重大天气过程、降水和温度趋势预报业务方法和运行流程,研制延伸期预报产品。开展综合天气预
32、报产品检验和客观定量评价。完善降水预报检验;开展中期预报产品的客观检验和灾害性天气落区预报检验评分。3中尺度数值天气预报业务进行中尺度数值模式的引进和解释应用;模式本地化,包括适合本地各类不同天气系统模拟的物理过程参数化,如对流参数化、边界层参数化、辐射参数化方案的单个试验和组合试验,不同网格多层的嵌套试验,以求得本地化运行的最优方案;应用数值模式模拟分析地形地貌和下垫面、生态环境与大气、黄海和太平洋的“海气”“海陆”的相互作用和影响; 充分利用各类监测、探测数据,开展资料同化工作,以期获得更协调、更准确的大气初始场信息,并对预报场进行滚动订正运算,提高数值预报的精度。对各种灾害性天气开展中尺
33、度模式的集合预报工作。建立具有江苏特色的中尺度数值预报服务体系,为天气预报、交通气象、海洋气象、城市气象、人影作业等气象服务领域和各类专业气象需求提供必要的技术支撑。中尺度数值模式的引进和本地化工作MM5V3.7和GRAPES模式已在江苏经过两年的业务化运转,通过对模式预报结果的验证工作,为模式的本地化工作奠定了一定基础。近期还将引进先进的区域气候-天气数值模式CWRF。本地化工作包括:区域范围内下垫面静态数据的细化。由于下垫面对大气的热力和动力作用将在不同时空尺度上影响天气系统的生消演变。因此,下垫面属性数据的获取和细化是开展本地化数值模式的首要工作。本项工作中要充分利用卫星遥感技术(如EO
34、S/MODIS)和地理信息系统(GIS)获取下垫面精细特征数据。模式有限区域的选择。精细化预报必须提高数值模式时空分辨率,但分辨率的提高必然增加计算开销,一般采用嵌套的方式实现有限区域的高分辨率运算。但是嵌套区域内部天气系统的产生是由其边界强迫来激发的,当嵌套区域内天气系统的生消演变对边界强迫不敏感时,嵌套区域的预报可能会失败,精细化预报也就失去了客观准确的基础。因此,对模式区域的选择必须进行充分的论证和不同网格多层的嵌套试验,以求得本地化运行的最优方案。通过数值模拟方法,进一步深入研究江苏及周边地区特殊地形地貌对本地天气、气候的影响作用,通过试验改进边界层、辐射和对流等物理过程参数化方案以及
35、选择最佳组合,以求得本地化运行的最优方案。由于在日常天气预报中,大江大河、湖泊、山地丘陵、黄海等地形地貌对天气系统的发生发展有着重要作用,因此,要在数值模式中充分地描述其作用及其对物理过程参数化的影响,必须通过模拟试验分析研究各类物理过程参数化方案在本地的表现。开展集合预报因为大气的混沌特性,使得经探测或同化构造的模式初值具有不可避免的不确定性,以及模式在动力和参数化方案的不完善性,使数值模式确定性预报受到内在的限制。集合预报的研究和应用近年有了长足的发展,目前集合预报已从多初值走向多初值、多模式及多物理过程的超级集合预报的道路。通过集合预报提供一组预报集,给出未来天气,特别是灾害性天气发展演
36、变的各种可能,通过概率预报以求得最终最优结论。以中尺度数值模式预报与短期、短时天气预报相结合,进行甚短期(0-12小时)天气预报的研究和业务工作。以短期预报结果做前提,以临近、短时预报为依据,以中尺度数值模式预报产品为参考平台,在对其产品信息进行充分诊断分析的基础上,用卫星、自动气象站和多普勒天气雷达资料、信息,对中尺度数值预报的结果进行跟踪订正和相互结合的综合立体分析,进行甚短期天气预报,或者在天气可能发生的情况下,以大尺度模式(如NCEP、T213)的预报场作中尺度模式新的初始场,并输入卫星、雷达、自动气象站网资料同化进入模式,进行新的计算,再做出甚短期预报。中尺度数值预报产品的释用一方面
37、包括对模式预报结果本身的应用、订正,以及应用模式产品的高时空分辨率特征对天气系统生消演变的物理机制、发展过程中的结构特征进行深入细致的揭示、描述,另一方面包括对数值预报产品的二次演算各种物理量场,结合气象服务的其它领域,研发相关的服务产品,开展天气学、动力学、热力学、统计学(包括PP、MOS法)、人工神经网络等方法的释用,为其它气象服务提供技术支撑,如交通气象、海洋气象、城市气象、水文气象、环境气象、航空气象、农业气象、人影作业等。中尺度数值预报体系的建立与相关气象科研与业务团队合作、协调,以现代网络技术为架构,建立起江苏省中尺度数值预报体系,能在全省气象系统内部实现远程访问和信息共享。4精细
38、化天气预报综合业务建设精细化天气预报综合业务系统,完善0-10天精细化预报业务流程,促进灾害性天气和定量降水预报的突破;增强雷达、卫星等非常规探测资料的应用能力;加强数值天气预报及其解释应用。灾害性天气精细化预报暴雨、强对流等灾害性天气的精细化预报以高空和地面加密观测资料和卫星、雷达等遥感遥测资料为基础,以天气学、动力学、热力学、中尺度气象学、数值预报等方法为手段,以多媒体、多功能、可视化人机交互系统为平台,应用地理信息系统(GIS)进一步提高强对流天气的预报分辨率和预报时效,建立定量的灾害性天气精细化预报业务系统,人机交互地制作灾害性天气精细化预报,包括灾害性天气可能发生的概率、类型、移向、
39、移速、强度、范围、持续时间和演变趋势等,达到反应迅速、定位准确、警报及时、灾害信息发布畅通迅捷的先进水平,构建“无缝隙”预报警报系统。台风精细化预报台风预报以数值预报、数值预报解释应用、客观统计方法、卫星和雷达观测定位等为基础,采用主观对客观修正的方式,建立人机交互的台风路径、强度预报业务系统,提供西北太平洋台风72小时路径、强度预报,并逐步实现120小时路径预报。研究客观化、定量化的台风风雨方法,开发台风风雨预报精度评定的客观技术,建立台风风雨预报业务系统,提供未来24小时内的精细化台风风雨预报产品。建设台风资料信息收集整理系统,完善台风信息资料库、台风信息检索系统,提高对台风科研、业务的支
40、撑能力。数值预报产品释用由于数值预报产品的预报误差特征极其复杂,产品种类繁多,采用释用技术来充分挖掘数值预报产品中的有用信息,是为了进一步提高其预报精度。这些释用技术方法基本上可以归纳为两大类:一类是以人的经验为主的方法,如天气学方法;另一类是客观定量方法,如统计学、动力学、热力学和人工神经网络释用方法等,其中先要开发一些动力学、热力学的物理量场的二次计算功能,例如在模式系统含有主要气象要素和涡度、散度、垂直速度的基础上,增加水汽通量、水汽通量散度、假相当位温se、各种平流、湿位涡、螺旋度、能量等物理量场,供释用。灾害性天气释用工具利用各类数值预报物理量,结合天气经验,分析一般性降水、暴雨、强
41、对流等有利的物理量,根据这些物理量,建立天气学、动力学、热力学、统计学、人工神经网络释用模型,用以制作本地未来可能发生的一般性降水、强降水或强对流的精细化预报。利用数值预报的统计特征和规律分析出对灾害性天气作用最为明显的物理量指标,建立灾害性天气的数值预报释用预报工具。数值产品误差诊断工具加强数值预报产品的实时误差诊断分析,为预报员提供数值预报产品的误差图表,引导预报员更好地应用数值产品,帮助预报员积累数值产品误差订正经验,了解数值预报模式的性能,提高对数值预报产品的订正能力,进而提高天气预报的准确率。数值产品集成预报工具开展数值产品的集成预报,提供数值产品的利用效率,提供更为有用的数值产品要
42、素预报。数值产品可视化工具应用VIS5D 图形图像技术,实现数值预报等信息产品的图形五维动态展示,包括图形的立体、旋转、颠倒、缩放、叠加、动画等功能,使预报员对天气系统的认识更加真实、直观、形象,形成多维空间动态变化理念,有利于进一步了解和掌握天气系统的内部结构、特征和发生发展规律,提高预报准确率。5海洋气象业务建立完善的天、地、空一体化的江苏省海洋大气综合监测系统,利用全球海洋大气耦合模式和区域海洋大气耦合模式及产品,建立各种海洋环境要素的客观预报方法、海洋气象灾害预报预警系统,提高对各种海洋气象灾害(如海浪、海流、风暴潮、海雾、大风、强对流天气等)的监测、预警、预报服务能力,提高对海洋资源
43、利用和海损、海难救援的气象服务保障能力。具体包括以下几个方面的内容:建立海洋环境综合观测平台 在全省主要经济海域和具有气候代表性的海边和海域中布设固定自动气象站和船载移动自动气象站,在主要港口、码头、船舶布设能见度观测站,在近海区域布设小浮标站,远海区域布设大浮标站,实时获取责任区海域的温度、气压、湿度、风向风速、降水等气象要素和波高、海温、盐度、海流等海洋环境要素。通过与海洋部门合作,实现气象部门监测站与海洋部门监测站实时监测资料共享,提高海上气象监测站点密度、增加海上气象监测要素,在省海洋气象台安装卫星地面接收系统(EOS/MODIS),获取洋流、海浪、滩涂植被等非常规气象资料。建立海洋气
44、象信息资料通信网络平台建设高速、有效、可靠的海洋气象服务通信网络系统,通过宽带专线,实时传送各类现代化观测设备获取到的资料数据,做到各类观测数据在采集后15分钟内传送到省海洋气象台。建立省海洋气象台、省海洋与渔业信息中心、市级海洋气象台、省委省政府、沿海市委市政府、各级海洋渔业、航运指挥部门以及其他专业用户之间的高速、稳定的通信网络,各市海洋气象台负责收集各自海域的自动气象站和海洋站资料,统一上传至省海洋气象台的观测资料,省海洋气象台建立信息资料共享平台将其汇总进入平台数据库,实现观测资料全省共享。建立海洋气象灾害预报预警系统建立海洋气象数值预报模式,进行WaveWatch III海浪模式的本
45、地化研究和业务化试验,充分利用各类海洋气象监测信息,深入分析研究热带风暴、海上大风、海域大雾、海区暴雨等重大灾害性天气的预报方法,建立智能化水平和预报能力较高的海洋气象灾害预报预警系统。系统将具备提供0-10天精细化海洋常规天气要素预报,0-72小时海洋专业气象要素预报,0-72小时各类海洋灾害性天气潜势预报,短时和临近突发性灾害天气预报预警的能力。建立完善海洋气象公共服务体系以公共服务系统为核心,以气象基本业务系统为主要依托,以资料与信息共享为主要特征,为政府重大决策及重大社会活动保障、经济社会发展和满足人民群众生活质量的需求,开展公共海洋气象服务。每天通过各类媒体,为公众提供0-72小时责
46、任海区常规天气要素预报,保证海洋经济区人民的正常生活生产;对海洋灾害性天气加强预测和监测,为各级政府防灾害减灾提供准确及时的科学依据;为海损、海难救援打捞、海上重大事故、海上重大工程、海上军事活动等提供专项气象服务,保障各项工作活动的顺利进行。建立海洋气象专业预报服务系统对沿海滩涂种、养殖业和港口生产、海洋捕捞、海洋运输、海岛旅游等各种生产过程的特殊气象需求,建立专业的海洋气象需求预报系统。针对用户需求制作各海区0-10天的气温、风、降水、雾、海浪、潮位、海温等预报预警信息,制作对虾、紫菜养殖、海产捕捞、港口装卸、海滨旅游、日出观赏和海上体育比赛等专业气象条件预报,建立多渠道和手段的海洋气象服
47、务产品分发系统,及时分发到专业用户手中。6交通气象业务到2008年基本建成全省高速公路交通气象监测网,开展交通气象的预报预警、评估与服务工作;到2010年,完成集公路、铁路、水运于一体的交通气象网络建设,改进和完善交通气象预报服务系统,形成综合性的交通气象业务体系。建立交通气象监测网络系统对于尚未建设的交通道路和航线,新建气象监测系统,监测的要素根据局地气候特点、地形以及高速公路实际需要确定;对于已经建设成的道路或航线,则根据地形、气候、道口等不同要求逐步增加气象探测仪器与设备;在综合气象监测网络规划中,要将建设的气象监测站尽可能地向交通主线靠近,以弥补其气象监测站点的不足。利用交通部门的实景视频设备,发展交通实景视频监测;重点发展能见度、路面状况、地面温度或水面温度的监测,可以将能见度传感器、路面状况传感器等加装在气象系统原有或后续即将建设的气象监测站上,也可以布设其单要素或多要素监测站。全省高速公