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海洋气象发展规划(2016-2025年)(一)
时间 : 2016-04-28 11:26:21

前言


我国是海陆兼备的国家,海洋是我国国土空间的重要组成部分,是经济社会可持续发展的重要战略空间。我国地处典型季风气候区,海洋的能量、水分循环等在很大程度上决定了我国的气候和环境变化。党的十八大提出建设海洋强国的发展战略,确定了提高海洋资源开发能力、发展海洋经济、保护海洋生态环境、坚决维护国家海洋权益等任务,对海洋气象工作提出了新的更高的要求。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》、《国务院关于加快气象事业发展的若干意见》、《全国海洋主体功能区规划》、《海洋事业发展规划》、《国家气象灾害防御规划(2009-2020年)》均提出要坚持陆海统筹,加强海洋气象服务。


根据《气象法》、《海洋观测预报管理条例》、《气象灾害防御条例》等相关规定和相关专项规划的要求,国家发展改革委会同中国气象局、国家海洋局完成了《海洋气象发展规划(2016~2025年)》(以下简称《规划》)的编写工作。在《规划》编制过程中,中国气象局召开了专家论证会听取专家意见;国家发展改革委会同中国气象局、国家海洋局赴沿海省份开展了实地调研,多次征求了有关部门和地方的意见,委托中国国际工程咨询公司进行了评估,根据各方面意见对《规划》进行了修改完善,并与相关专项规划进行了衔接。《规划》在分析海洋气象发展现状、面临形势、存在问题的基础上,明确了海洋气象发展的指导思想、目标、总体布局主要任务,对海洋气象统筹布局、共建共享做了安排,是未来十年全国海洋气象发展的基本依据。


《规划》范围为辽宁、河北、天津、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西、海南等11个沿海省(自治区、直辖市),图们江入海口,以及渤海、黄海、东海、南海等我国管辖海域,海洋气象服务能力覆盖远海和远洋。


第一章 规划背景


我国有1.8万公里大陆海岸线和300万平方公里管辖海域,沿海11个省(自治区、直辖市)的面积占全国陆地面积的13.6%,集中了我国40%以上的人口、70%以上的大城市和60%以上的社会总财富。沿海地区台风、大风、暴雨和海雾等海洋气象灾害频发,造成的经济损失巨大,2014年仅“威马逊”超强台风登陆我国就导致88人死亡失踪,1189.9万人受灾,直接经济损失446.5亿元。


为应对海洋气象灾害,我国自上世纪六十年代起开展海洋气象业务。经过几十年的建设,初步建立了由观测、预报、服务、信息网络等组成的海洋气象业务体系,台风预报预警等领域接近世界先进水平。但海洋气象整体业务能力尤其是海上气象观测、远洋服务等与世界领先水平相比,尚存在较大差距,远不能满足我国海洋强国发展战略日益增长的需求。


第一节 海洋气象业务发展现状


一、以沿岸海域为主的海洋气象观测系统基本建立


中国气象局已经建设了304个海岛(海上平台)自动气象站、200个强风观测站、39个船载自动气象站、33个锚系浮标气象站、26个天气雷达站、10个探空站、17个风廓线雷达站、75个全球卫星导航定位水汽观测(GNSS/MET)站、37个雷电监测站、6个地波雷达站,并建立了监控运行及保障天气雷达、自动气象站、探空雷达、GNSS/MET等气象装备的信息化业务应用系统(ASOM),岸基装备保障能力不断提升。国家海洋局和地方海洋部门建设了16个海洋环境监测中心站、161个海洋观测站(其中137个包含气象观测)、12个地波雷达站、40余个开展气象和海洋观测的大中型浮(潜)标、常年保持数十个漂流浮标,在近海海域建有多座海上观测平台,依托数十个海上平台及近百艘船舶开展气象和海洋志愿观测,在南北极建有中山、长城、昆仑和黄河4个科学考察站,利用“雪龙号”和“大洋一号”科学考察船每年进行全球海域的走航观测工作,并在三个海区配备有海上保障机构、队伍及海上调查、观测保障船队。气象卫星、海洋卫星等持续发射运行,初步形成了覆盖我国近、远海的卫星遥感探测能力。通过以上观测网的建设,我国近海和部分大洋的海洋关键天气、气候要素的观测及保障能力已初步形成,但与发达国家手段多样、覆盖完善、保障充分的海洋气象立体观测网相比,我国海洋气象观测尚属起步阶段。


二、逐步发展了以台风、海上大风预报为主的海洋气象预报预警业务


中国气象局建立了国家、区域、省、市四级海洋气象预报业务体系,预报范围涵盖了我国18个近海海域预报责任区和全球海上遇险安全系统(GMDSS)公海责任区的Ⅺ—印度洋区。制作和发布72小时的中国近海海洋天气预报、责任海区海上大风预警、世界气象组织责任海区海事天气公报,以及西北太平洋和南海台风120小时路径和强度预报。初步建成全球和区域海面风场数值模式、全球和区域台风数值预报模式体系、黄渤海海雾数值预报模式等,初步构建了海洋气象专业数值预报模式体系框架。目前,台风24小时路径预报误差小于70公里,海上大风预报准确率达80%,台风预报预警等技术已接近世界先进水平,但数值预报和资料同化等核心技术与发达国家差距明显,海洋气象预报整体水平不高。


三、开展了以沿海、近海为重点的海洋气象服务


中国气象局依托现有的公共气象服务体系,初步建立了国家级海洋气象信息发布站。在此基础上,沿海地区结合实际利用广播电台、海事电台等发布海洋气象信息,部分地区依托我国北斗导航系统试验性开展了北斗终端预警信息发布。面向国防活动、海上搜救、港口及跨洋航运、海上石油开发、海上风能开发、渔业养殖、海上捕捞、海洋旅游等需求,初步提供了针对性的海洋气象服务,但气象服务市场尚不成熟,与日本、美国等发达国家相比,我国海洋气象服务产品和水平还存在极大差距。


四、初步具备海洋气象数据收集、处理和分发能力


中国气象局已经建立了覆盖全国、互联互通的气象广域网络系统和应急备份通信系统,建成覆盖全国和亚太地区的中国气象局气象数据卫星广播系统(CMACast),全国气象远程会商系统已覆盖至所有地市和大部分县。国家级高性能计算整体能力接近1760万亿次/秒,为数值天气模式、集合预报、气候预测模式等业务运行和研发提供了基本计算资源。经过近几年的快速发展,信息网络基础设施极大完善,可为海洋气象业务提供骨干网络和高性能计算资源,但信息系统技术水平、海上通信传输手段等较世界先进水平还有较大差距。


第二节 海洋气象发展面临的形势


一、加强海洋气象能力建设是保障沿海人民生命财产安全的紧迫要求


我国沿海地区南北纵跨热带、亚热带和温带,海洋环境复杂多变,频发的海洋气象灾害对沿海和海岛居民、滨海旅游人群、涉海就业人员的生命财产安全造成了严重威胁。其中台风是我国除干旱、暴雨洪涝外影响最大的气象灾害,2011年至2014年累计登陆我国的台风达28个,因灾死亡(失踪)470人,直接经济损失超过3163.5亿元。大风、海雾等恶劣天气是造成海难事故的主要原因,对从事海上生产活动的人员威胁巨大。同时,受自然条件影响,海上救助的难度与危险性远大于一般的陆上救助。随着经济社会的发展,涉海活动不断增多,海上险情呈现多样化、复杂化的特点,海上搜救工作难度增大。因此,建立健全海洋气象业务系统,强化海洋气象监测预警,提升海洋气象服务能力,对防御气象灾害、避免和减轻灾害损失、保障人民生命安全具有十分重要的意义。


二、加强海洋气象能力建设是海洋经济快速发展提出的新要求


近年来我国进入全面实施海洋经济发展战略的新阶段,2014年全国海洋生产总值近6万亿元,占国内生产总值的9.4%,海洋产业已成为国民经济发展的重要支柱产业。我国海洋能源特别是海上气候资源丰富,近海风能、太阳能资源开发利用将进入快速发展阶段。同时,随着国际贸易的蓬勃发展和“21世纪海上丝绸之路”的提出,我国远洋航线遍布全球、我国与海上丝绸之路沿线国家的经济合作项目逐步启动,海洋经济快速蓬勃发展,海上经济活动面临的气象灾害风险日益加大,涉海各行业均迫切需要及时有效的海洋气象服务保障。


三、加强海洋气象能力建设是应对全球气候变化和保护海洋生态环境的重要科技支撑


海洋是气候系统的重要组成部分,我国南海及周边地区是影响北半球天气气候的关键区域之一。由于气候变化导致的全球海洋酸化、海平面上升、海洋生态系统退化、海洋灾害以及海洋极端气候事件频发,我国海岸带及近海海洋环境保护形势严峻。《中国应对气候变化的政策与行动》中明确要求“要通过加强对海平面变化趋势的科学监测以及对海洋和海岸带生态系统的监管,提高沿海地区抵御海洋灾害的能力”。科学认识海-气相互作用、物质和能量循环过程,准确把握海洋天气气候演变规律,是应对气候变化和保护海洋生态环境的基础性工作,加强海洋气象科技支撑能力建设需求迫切。


第三节 海洋气象发展存在的主要问题


一、近海和远海气象资料获取能力有限


一是气象卫星缺乏对海洋气象的针对性观测,不能适应远海和远洋保障服务需要。二是海洋表面的气象观测站点严重不足,锚系浮标观测站点稀疏,缺乏对海洋高空大气的观测能力,下投探空等新型观测手段尚未应用到海洋气象观测业务中,数值预报和服务领域急需的各类气象要素观测在时空、密度方面都亟待补充。三是影响我国天气气候的远海重要敏感区海洋气象观测几乎空白,现有信息获取主要依赖国外。


二、海洋气象预报核心技术水平不高


相对常规气象预报,支撑海洋气象预报的科技基础能力薄弱,特别是海洋气象数值预报模式等核心技术水平不高,与发达国家差距明显。


近海区域气象预报时效和精细化程度不够,缺乏全球海洋气象预报,海洋气候产品单一,难以满足海洋经济发展需要,也难以有效履行世界气象组织赋予我国的大洋预报预警职责。


三、海洋气象服务能力和手段不足


一是面向近海、远海和远洋的气象信息发布手段缺乏,气象服务覆盖范围有限。二是针对涉海重要经济行业的专业化海洋气象服务能力薄弱,服务产品少、针对性不强,远洋导航气象服务甚至被国外垄断。三是应对海上突发事件服务能力不足,海洋气象灾害风险区划评估尚未开展、风险管理应急联动机制尚不完善。


四、海洋气象资料处理能力有待增强


受海上复杂观测环境影响,海洋气象观测资料的准确性和代表性较差,资料质量控制能力亟待加强,缺乏资料深加工产品和专门的海洋气象数据集。现有计算和存储资源不能满足新增多源海洋气象资料的处理、融合分析,以及海洋气象数值模式、集合预报系统等业务运行需求。


五、海洋气象装备保障能力几近空白


针对海洋气象观测设备的专业试验设施处于空白状态,新型海洋气象探测设备在投入使用前缺乏必要的科学检测。业务运行的海洋气象观测设备受海洋恶劣环境影响,寿命短、故障率高,由于海上保障船舶缺乏、计量检定和测试维修设施不足,设备的布设和运行维护难以保障,观测资料的准确性和完整性无法保证。


六、海洋气象协调共享机制尚未建立


气象、海洋、交通等部门建设的海洋气象观测站网布局缺乏协同、仪器设备标准不一、数据格式迥异,观测资料和信息产品缺乏共享,海上观测设备的重大保障设施未实现充分的共用,不能最大程度发挥国家投资效益,制约了海洋气象整体能力的提升。


第二章 海洋气象发展的总体思路


第一节 指导思想


贯彻落实党的十八大和十八届三中、四中、五中全会关于建设海洋强国的发展战略,紧紧围绕经济社会发展、维护国家主权和保护人民生命财产安全对海洋气象保障服务的需求,以服务为引领,以科技为支撑,通过实施海洋气象重大工程,加强海洋气象基础设施建设,促进海洋气象共建共享,全面增强海洋气象预报预警能力,提升气象保障服务水平,实现海洋气象业务跨越发展,充分发挥气象在灾害防御、海洋经济发展、海洋权益维护、应对气候变化和海洋生态环境保护中的重要作用。


第二节 规划原则


一、统筹集约,科学发展


合理布局各类海洋气象业务,确保海洋气象业务协调发展。统筹相关海洋气象工程建设,高效集约配置资源,避免重复建设。加强规划设计的系统性、科学性、集约性,促进海洋气象业务的综合发展。


二、海陆兼顾,远近有别


以海上气象服务、精细化预报和应对气候变化需求为导向,着力弥补海洋气象观测业务空白,兼顾沿海地区气象现代化发展需要。观测布局动静结合、地空协同、远近有别,近海以海基、岸基为主,远海以空基、天基为主,全球以天基为主。


三、突出重点,急用先建


利用成熟、可靠技术,全面增强海上气象观测和保障能力。把握前沿技术发展趋势,重点提升预报核心技术水平。坚持速度、规模、质量、效益相统一,分步实施,优先安排国家需求紧迫的业务能力建设。


四、开放合作,共建共享


加强气象、海洋、交通、渔业、公安、环保等涉海部门间的沟通协调,联合科研院所和高等院校,开展海洋气象多部门、多学科合作,共同推进海洋气象基础设施、信息资源、服务体系的共建共享和互联互通。


第三节 发展目标


一、总体目标


到2025年,逐步建成布局合理、规模适当、功能齐全的海洋气象业务体系,实现近海公共服务全覆盖、远海监测预警全天候、远洋气象保障能力显著提升,即近海预报责任区服务能力基本接近内陆水平、远海责任区预报预警能力达到全球海上遇险安全系统要求、远洋气象专项服务取得突破、科学认知水平显著提升,基本满足海洋气象灾害防御、海洋经济发展、海洋权益维护、应对气候变化和海洋生态环境保护对气象保障服务的需求。


二、具体目标


——海洋气象综合观测能力全面提升。构建岸基、海基、空基、天基一体化的海洋气象综合观测系统和相应的配套保障体系,沿岸海区和近海预报责任区海基观测平均站距分别达到50公里和150公里,地基遥感大气垂直探测站网间距达到100公里,具备离岸3000-5000公里空基机动探测能力和高精度全球海表风浪卫星遥感监测能力,实现对大气风、温、湿等要素的连续遥感探测,海洋气象观测全网业务运行监控率和业务检定检准率达到99%以上、数据可用率达到90%以上。


——海洋气象预报能力明显提高。建成海洋气象灾害监测预警系统和海洋气象数值预报系统,近海海区的天气现象、洋面风、能见度等海洋气象要素格点化预报产品和监测分析产品分辨率达到5公里、时效达到7天,西北太平洋和责任海区的相关产品分辨率小于10公里,全球海洋气候要素监测分析产品分辨率达到25公里。海上大风、海雾、强对流等灾害性天气监测率达到90%,预报准确率较前5年平均水平提高5%。台风24小时路径预报误差小于65公里,强度和风雨预报准确率提高5%~10%。


——海洋气象服务能力显著增强。建成多手段、高时效海洋气象信息发布系统,发布手段进一步丰富,扩大发布覆盖面,基本消除信息盲区,实现我国管辖海域和责任海区无缝隙覆盖。建成专业化的海洋气象服务业务系统,服务产品精细化程度满足涉海重要行业的需求,极大提升我国海洋运输、渔业生产、能源开发、海洋旅游气象保障水平。海洋气象公众服务满意度达到85%以上。完成我国管辖海域海洋气象灾害风险普查和区划,初步建立海洋气象灾害防御多部门应急联动机制和风险管理体系,海洋气象灾害带来的生命财产和经济损失得以有效降低。海洋气候资源开发精细化气象保障能力全面提高。


——海洋气象设施和资料共享取得突破。实现海洋气象设施的共建共用和统一维护保障,提升海洋气象技术装备保障时效性,海洋气象数据传输时效和可靠性得到提高,预报服务产品全流程传输时效达到分钟级,构建各海域、各部门、各行业间的海洋气象业务数据共享通道,提供精细化、集约化、专业化共享服务,多部门海洋气象数据共享充分、信息发布统一高效。


第四节 规划布局


海洋气象业务体系由综合观测系统、预报预测系统、公共服务系统、通信网络系统和装备保障系统等构成,整体布局于国家级业务单位、海洋中心气象台、沿海省(自治区、直辖市)级业务单位,部分系统建设延伸到市、县级。海洋气象综合观测系统有效覆盖环渤海、东黄海、南海三个海域及我国有通航权的江河入海口和租借的港口码头等设施。


一、业务布局


(一)海洋气象综合观测系统。根据预报和服务需求、海域的地理经济和天气气候特点等规划业务布局,重点开展岸基和海基气象观测站点、空基观测系统、天基观测应用系统以及相应的配套设施建设。其中,岸基气象观测站点主要是优化、补充和完善现有的自动气象站、气象雷达等观测能力,海基气象观测站点主要依托海岛、海上平台、船舶和浮标建设自动气象观测系统,空基观测系统主要利用大型高性能无人飞机开展观测,天基观测主要利用已有气象卫星强化海洋气象综合应用能力。


(二)海洋气象预报预测系统。按照国家、区域中心、省、市四级布局海洋气象预报业务,国家级重点开展全球海洋业务,区域中心和省级重点开展近海、沿海业务,市级负责本地区沿岸业务。依托现有气象预报预测系统,扩充海洋气象预报预测业务功能,重点开展海洋天气监测分析、海洋天气预报预警、海洋气候监测预测、海洋气象数值预报业务系统及相应的配套建设。


(三)海洋气象公共服务系统。按照国家、省、市、县四级布局海洋气象服务业务。依托现有公共气象服务系统,围绕海洋保障服务需要,以省、市级为主,重点建设以海洋气象信息发布站和北斗卫星预警发布系统为核心,结合广播、电视、户外大屏、网络、手机等多种手段的海洋气象信息发布系统。建设针对国防、航天、交通运输、远洋捕捞、远洋导航、渔业、旅游、港口物流等服务需求的海洋气象服务业务系统。


开展海洋气象灾害风险管理能力和海洋气候资源开发利用服务系统建设。


(四)海洋气象通信网络系统。按照国家、区域中心、省、市、县五级布局海洋气象信息业务。依托现有气象信息系统,针对海上气象信息收集难度大、安全要求高和海上通信网络较为脆弱的实际情况,重点开展海洋气象通信网络、海洋气象资料业务系统、区域高性能计算机、业务系统支撑平台、海洋气象信息共享系统和相应的配套建设。


(五)海洋气象装备保障系统。按照国家、省、市三级布局海洋气象装备保障业务。依托现有装备保障体系,补充海基和空基气象观测的装备保障能力,重点开展天津国家级海洋气象综合保障基地、11个沿海省(自治区、直辖市)装备保障业务系统和配套建设。依托海洋部门在北海、东海和南海建设的大吨位保障船和相应的配套系统,开展各海域综合观测、装备保障和应急服务任务。


二、海域布局


以服务需求为牵引,在统一布局的业务系统基础上,针对不同海域的服务重点、特色需求及海域地理特征进行布局。


(一)环渤海海域。根据“三湾一峡两半岛”的地理特征形成6个观测区,部署相应的岸基和海基气象观测站点,重点满足海上石油开发、港口物流、海上养殖和生态环境保护等气象服务需求。在山东烟台配合海事管理部门建设海上搜救气象服务系统,对山东石岛海洋气象信息发布站进行升级完善。针对环渤海海上大风、大雾灾害特点,在沈阳区域气象中心和天津海洋中心气象台建设海洋气象高分辨率区域数值预报模式系统、完善大风海雾等专业数值预报模式。


(二)东、黄海海域。根据“两海一链一海峡”的地理特征形成4个观测区,重点满足国防、国际航运、渔业捕捞和生态环境保护等气象服务需求。在上海建设国家级海洋气象信息传真广播系统和海上搜救气象服务系统,对浙江舟山海洋气象信息发布站进行升级完善。针对台风和海上强对流天气,在上海区域气象中心建设以台风模式为重点的高分辨率区域数值预报模式系统。


(三)南海海域。根据“四沙一岛一海湾”的地理特征形成6个观测区,重点在东沙、西沙、中沙、南沙海域建设海基气象观测站点,保障国防、航天、交通运输、海洋工程和海上能源开发等气象服务需求。在广州建设海上搜救气象服务系统,对广东茂名海洋气象信息发布站进行升级完善。针对南海季风系统和台风,在广州区域气象中心建设高分辨率海洋气象区域数值预报模式系统。


第三章 完善海洋气象综合观测站网


以预报和服务需求为导向,结合各个海域地理经济和天气气候特点,建设岸基、海基、空基观测系统和天基观测应用系统以及与之配套的业务设施,初步形成天、地、海、空一体化的海洋气象综合观测业务。


第一节 海基气象观测


海基气象观测是指依托海岛、海上平台、船舶及浮标等平台设施安装各类气象观测系统所开展的各种气象观测,主要包括海岛和平台自动气象站、海洋气象浮标站、船载自动气象站、海上GNSS/MET站等。


一、海岛和平台自动气象站


利用海岛及已有的海上平台,安装无人自动气象站实时监测海上常规气象要素(包括温度、湿度、风向、风速、气压,下同)和能见度,为海洋灾害性天气的监测预报预警提供准确、可靠、具有代表性的观测数据。


在监测空白海域,依托具备条件的海岛、海上石油钻井平台或其他作业平台,补充建设自动气象站,最大可能覆盖更多海域,其中在南沙岛礁建设国家级地面气象观测场。


二、海洋气象浮标站


利用锚系浮标和漂流浮标为载体,安装观测海洋气象要素、水文参数和海洋动力参数的无人自动观测设备,与岸基站和平台站一起构筑台风监测预警第一道防线。


按照气压空间分辨率100公里计算,布设锚系浮标观测阵列,沿岸海区站间距50公里、近海站间距150公里。优先建立针对台风、海上大风及寒潮的断面观测网,其中,台风观测布设于海南文昌、海口,广东电白、阳江、汕尾,福建厦门、福州,浙江宁波、台州、舟山,上海,江苏连云港附近海域;大风寒潮观测以山东青岛、威海、烟台、东营,河北秦皇岛,天津,辽宁营口、大连、丹东附近海域为基础,向中远海辐射布局,形成断面观测网;台湾海峡和琼州海峡根据需求布设。漂流浮标以东海和南海为重点布放。


在海洋部门建设的海洋锚系浮标上加载气象观测装备,按统一标准改造海洋部门和气象部门已有的锚系浮标,初步构建中国近海浮标观测网,实现部门间数据实时共享,并具备每年100个以上漂流浮标的海上观测能力。


三、船载自动气象站


利用大吨位渔船、客货船及远洋货轮等船舶为载体,安装自动气象站,由船舶管理方志愿开展海洋气象观测,实现对主要航运干线附近海域的常规气象要素和能见度的实时监测。


在三个海域,选取航行于重点海域和远洋的大吨位船舶,开展船舶志愿气象观测。以海洋部门为主,建设配备常规气象要素和能见度观测等观测设备,以及卫星通信设备的船载自动气象站。


四、海上GNSS/MET站


海上GNSS/MET站用于观测整层大气水汽总量,进行水汽反演并提供丰富的海洋大气水汽信息。对海上天气敏感区如季风影响区,副热带高压控制区以及台风行进过程中的可降水量提供有效监测数据,用于对可能降水的估测和数值预报同化。加装相应模块后,可用于开展海风、海浪、海平面变化、空间天气等观测业务。


充分利用海洋、测绘等部门已有和规划站点,统筹考虑已有或待建的海岛和平台自动气象站点,按照平均站间距50公里、重点区域加密的原则,补充建设一定数量的海上GNSS/MET站。配备GNSS/MET观测设备、导航卫星反射信号处理系统及空间天气相应模块,逐步形成海上水汽组网观测能力。


第二节 空基气象观测


空基气象观测包括飞机综合探测系统和自动探空站。飞机综合探测系统由高性能无人飞机和安装在机身下部的下投探空系统组成,是改善海洋高空探测的有效手段,对于提高台风预报准确率有明显作用。结合自动探空与下投探空系统可获取海面至平流层的大气垂直观测数据。目前我国尚未开展海上飞机综合探测,也未建设海岛高空探测站,海上高空探测资料空白。


一、飞机综合探测系统


高性能无人飞机应具有15000米高度巡航飞行的能力,巡航半径3000~5000公里,实现对台风的追踪观测。下投探空系统获取大气温度、湿度、气压、风向、风速的廓线资料。


购置高性能无人飞机并配备下投探空系统,结合人工影响天气工程建设的高性能作业探测飞机,建设国家级飞行设计、指挥、监控平台和资料处理分发系统,构成飞机综合探测系统。在东海、南海及其周边海域初步形成离岸3000~5000公里下投探空和机载遥感探测能力,定期、定点获取三维大气观测资料和洋面气象资料。


二、自动探空站


利用自动释放探空气球及其携带的探空仪,获取大气温度、湿度、气压、风向、风速的廓线资料。


综合考虑各海域探空常规观测、应急观测、预报和服务需求,根据台风登陆路径统计结果,在南海海域及东海部分海域高空气象探测空白区域补充建设自动探空站。


第三节 岸基气象观测


岸基气象观测主要由地基遥感大气垂直探测系统、地波雷达、雷电监测站、天气雷达等组成。目前,气象、海洋部门已有的岸基气象观测系统在雷达风场反演技术,特别是海上大风探测方面还没有充分发挥雷达探测作用,在布局上也没有考虑海洋气象观测需求。岸基探空站300公里左右的间距、每天两次的观测时次,不能满足海洋气象预报和服务需求,风廓线雷达覆盖不够,垂直风场获取能力不足,同时还缺乏与之配套的温度、湿度和水凝物探测,雷电监测站、地波雷达等观测设备在为海洋气象预报服务上也存在布局密度不足等问题。


一、地基遥感大气垂直探测系统


地基遥感大气垂直探测系统由风廓线雷达、微波辐射计、GNSS/MET、云雷达等组成,对地面到对流层的大气风、温、湿、水凝物廓线进行连续探测。地基遥感大气垂直探测系统具有观测频次高、连续获取资料能力强的特点,对监测台风等海上天气系统、提高短临天气预报水平、改进数值天气预报具有重要作用。


充分考虑地基遥感探空站网与常规高空探测、卫星探测等其他探测手段的衔接,在沿海布设站网间距在100公里以内的地基遥感探空站网。为了探测要素完整和提高探测性能以及方便维护,风廓线雷达、微波辐射计、云雷达同站配置。结合沿海各省已布设风廓线雷达探测网、GNSS/MET探测网,按照国家相关规划,适当补充建设风廓线雷达、云雷达、微波辐射计,建设地基遥感大气垂直探测系统数据处理环境,开发质量控制及观测产品业务软件。


二、地波雷达站


地波雷达系统可对海洋表面流场、风场、浪场等多种海洋动力学参数进行实时监测,反演的海面风场对于改进海洋气象数值预报模式、提高海洋气象预报能力和台风监测分析能力具有重要意义。


结合气象、海洋部门需求,按照互补、共享原则,由海洋部门负责在沿岸新建地波雷达站,与已有的地波雷达共同构成我国沿海地波雷达探测网,实现部门间数据实时共享。站间距应为两个组网雷达中探测距离较小雷达最大量程的三分之一,非组网工作的两个地波雷达站最小距离应大于10公里。


三、雷电监测站


雷电监测站可获取实时雷电的类型、极性和频数等观测数据,实现近海强对流监测和近海台风定位,与天气雷达、自动气象站和卫星等观测资料联合监测与相互订正,提高对强对流、台风、和暴雨等海上气象灾害的实时监测。


补充建设雷电监测站。沿海地区站距150公里左右,海上站距不小于200公里,优先在观测空白区布局。


四、天气雷达站


天气雷达用于探测云和降水信息,是监测、预警突发灾害性天气的有效手段,采用双偏振技术的天气雷达在降水类型识别、定量估测降水等方面有显著优势,能够进一步提高短时临近预报预警水平。


针对全国雷达海洋气象观测空白区,在海岛增补天气雷达,同时对沿海已建天气雷达进行换型和双偏振技术升级改造。雷达探测范围覆盖我国沿岸和重点海域。


第四节 天基气象观测


天基气象观测是指利用卫星遥感仪器大范围定期获取气象信息的综合观测系统,是海洋气象业务的重要数据来源。结合《我国气象卫星及其应用发展规划(2011-2020年)》的实施,开展海基卫星遥感综合观测平台、海洋灾害性天气卫星监测预警能力建设。


一、海基卫星遥感综合观测平台


海基卫星遥感综合观测平台对常规气象要素、辐射、云量、气溶胶和海洋环境要素进行连续实测,可提高卫星观测面向海洋气象应用的辐射定标、产品反演和真实性检验技术水平,保障卫星海洋气象数据产品的可靠性。


根据卫星定量产品质量评估和改进需求,在环渤海、黄海、东海、南海选取适当海域,新建海基卫星遥感综合观测平台,提供不同海域可靠、连续海上多要素实测数据,满足海洋气象服务对卫星产品精度和稳定度的要求。


二、海洋灾害性天气卫星监测预警


海洋灾害性天气卫星监测预警是指利用气象、海洋、减灾、高分等卫星资料生成具有业务使用价值的卫星定量反演产品,对海洋灾害性天气开展监测预警。海洋灾害性天气卫星监测预警可有效弥补海上观测资料空白区、稀疏区的监测空白,是实现远洋海洋灾害性天气监测预警的主要手段。


根据海洋灾害性天气特点,充分挖掘现有卫星潜力、加强应用研发,逐步提高卫星监测预警能力。建设以地基、海基配套观测为主的卫星海洋气象灾情监测系统,开展星地同步观测实验收集卫星过境时海雾、强对流等海洋灾害性天气的地面观测数据,提高对灾害性天气辐射特性的认识、加强对卫星资料的验证;建设海洋灾害性天气数据库,为海洋灾害性天气的监测预警、灾害评估、风险区划提供数据支撑;建设海洋灾害性天气卫星产品系统,开展海洋灾害性天气反演优化算法研发,增强对卫星有能力且有潜力挖掘的海雾、海上强对流、海上大风等产品的研发和精度检验。


第四章 提高海洋气象预报

预测水平以提高海洋灾害性天气预报准确率、精细化水平和有效预警时效、扩大海域覆盖范围为目标,优化整合,形成分级布局、上下一体的海洋气象预报预测系统,主要包括海洋天气监测分析、海洋天气预报预警、海洋气候监测预测和海洋气象数值预报四个业务系统的建设。


第一节 海洋天气监测分析


海洋天气监测分析业务系统是多种海洋气象观测资料的综合显示分析平台,并通过数值同化分析技术形成气象要素格点数据,实现对台风、海上大风、海雾、强对流等灾害性天气的全方位、高频次、高精度的立体监测。在现有现代化人机交互气象信息处理和天气预报制作系统(MICAPS)业务平台基础上补充建设海洋天气监测功能,实现新增海洋气象资料尤其是雷达、卫星等遥感资料的快速直观显示和综合分析,具备海洋灾害性天气灾害监测报警功能;新建海洋气象多源观测资料同化业务系统,融合分析不同海洋气象观测资料,形成高时空分辨率的气象格点监测产品和海洋气象再分析资料集。


在国家、区域中心、省、市分级部署海洋天气监测业务系统;在国家和区域中心部署海洋气象多源观测资料同化业务系统,同化分析产品实时提供给省、市级海洋气象业务单位使用。


第二节 海洋天气预报预警


海洋天气预报预警业务系统是实现海洋灾害天气预报预警分析、预报预警制作与发布、产品存储共享及质量评定的重要支撑平台。根据海洋天气预报预警需要,建立上下一体、协同一致的业务软件系统,实现预报分析、数据服务、计算处理、产品制作等基础功能,具备针对重要海域的海洋气象灾害预警、气象要素精细化客观预报、近海和远海格点化气象要素预报和海洋气象专项预报能力,支持各级海洋气象部门开展主、客观预报产品的实时检验评估。同时建立海洋气象目标观测指导业务平台,采用诊断分析和数值试验方法,确定重大天气过程的关键区、敏感区,评估海洋气象观测系统效能,为优化观测站网布局提供科学依据。


在国家、区域中心、省、市分级部署海洋天气预报预警业务系统;


在国家级建立海洋气象目标观测指导业务平台,用于完善我国海洋气象观测建设布局。


第三节 海洋气候监测预测


依托已有和拟建海洋气象综合观测站网,深度参与国际气候合作计划和相关海洋观测计划,实现全球关键海区海洋气候要素的实时监测,重点关注全球关键海区海温异常监测,加强对海洋次表层、海洋混合层热量收支、海表热通量收支和海洋-极冰-大气能量交换过程的监测;通过数值模式、统计等方法实现全球不同海区海洋气候要素的预测,丰富预测要素、扩大预测范围,提升动力预测技术水平。


在现有业务系统基础上,集约化建设海洋气候监测预测业务系统,支持海洋气候监测、预测业务,实现海洋气候要素实时监测、海洋气候模式产品解释应用、监测预测产品制作等功能。


根据我国气候业务布局,海洋气候监测预测业务涉及气象、海洋部门。在国家级和省级气候业务单位部署开展海洋气候监测业务;在国家级建立海洋气候预测业务,在省级开展本地化应用。气象、海洋部门要深化业务合作,开展核心技术联合攻关,共同提升海洋气候监测预测水平。


第四节 海洋气象数值预报


海洋气象数值预报将重点提升海洋气象资料同化能力,发展具有自主知识产权的全球/区域多尺度通用数值预报模式、海气耦合的近海高分辨率数值预报模式,开展全球海洋气象集合预报,开展定量化的数值预报产品解释应用,增强客观预报能力、提供海洋气象概率预报产品,进一步提高海洋气候模式分辨率、丰富模式输出产品。


海洋气象数值预报模式系统包括全球及区域海洋气象数值预报、海洋气象专业数值预报、集合预报以及数值预报解释应用能力建设。重点建设以下内容:一是建成新一代的全球/区域多尺度通用同化与数值预报系统(GRAPES),模式最高水平分辨率达到10公里;二是建设西北太平洋及近海高分辨率海气耦合数值预报系统,模式最高分辨率达到3公里;三是建设全球海洋气象集合数值预报系统,发布台风路径、海上大风、海上强对流以及海雾等海洋气象概率预报产品;四是建立覆盖西北太平洋和近海的区域海气耦合台风强度以及强对流天气集合预报系统,提供台风强度、强对流及海雾的概率预报产品;五是建设海洋气象专业化模式集合预报系统,提供海洋气象要素集合预报产品;六是建立较高分辨率的海洋气候模式,输出关键海洋气候要素以及对主要海洋气候事件及其指数的预测。


在国家级建立新一代GRAPES系列数值预报业务系统、西北太平洋及近海高分辨率海气耦合数值预报系统、全球海洋气象集合数值预报系统、西北太平洋以及近海海气耦合台风强度以及强对流天气集合预报系统和海洋气候模式;在沿海区域气象中心和海洋中心气象台分别建立近海区域高分辨率海气耦合数值预报及其集合预报系统;国家级建设的全球模式要对区域模式提供背景场,支持区域模式的发展,各级数值预报模式系统的预报产品实现全国共享。


第五章 构建海洋气象公共服务体系


面向防灾减灾和经济建设、国防安全等需求,建立较为完善的海洋气象公共服务系统,逐步形成信息发布手段多样、灾害应急联动高效、社会广泛参与的海洋气象灾害防御体系和产品丰富、内容精细、服务多元的海洋气象专业服务体系。海洋气象灾害防御体系包括海洋气象信息发布和海洋气象灾害风险管理;海洋专业气象服务体系包括海洋气象专业服务业务和海洋气候资源开发利用服务业务。


第一节 海洋气象信息发布


海洋气象信息发布面向沿海及海上各类用户,以海洋气象信息发布站和北斗卫星预警发布系统为核心,结合电视、户外大屏、网络、手机等多种手段对海洋气象信息进行统一发布,重点扩充建设以下发布手段和管理平台。


一、海洋气象信息传真发布


在上海海洋中心气象台建设集气象传真数据管理、通信和信息服务为一体的海洋气象信息传真发布系统,实现海洋气象信息的图形接收、报文收集和交换,通过卫星发送全套常规气象分析图表和用于国际航线的标准航海气象文件,为国内、国际船舶航行,沿海航道管理与养护,以及其他海事活动提供及时、准确、标准化的综合气象信息服务。


二、升级改造国家级海洋气象信息发布站


对国家级海洋气象信息发布站进行升级改造,增加多语种发布、提高发布频次、扩大信号覆盖范围,同时与海岸电台间实现海洋服务信息的共享,为全球海上遇险安全系统(GMDSS)提供更完善的海洋气象信息服务。


三、北斗预警信息发布


借助北斗卫星通信系统,在国家级和省级气象部门部署北斗气象预警信息发布系统,利用气象、海洋、交通等多部门在渔船或商船上安装的北斗接收终端,按海域或终端精准发布海洋气象灾害预警信息,提高我国海洋气象灾害精细化预警能力。


四、沿海地区多媒体信息服务


利用气象部门电视制作业务平台,制作满足公众需求的电视海洋气象服务产品;利用现有网络资源,整合海洋气象信息服务网站;完善中国天气通,增加海洋气象信息服务。向公众用户发布海洋气象预警信息、海洋气象精细化预报服务产品、可定制的个性化海洋气象服务产品等,传播海洋气象专业知识以及防灾减灾科普宣传产品。


五、港口、码头海洋气象信息站


充分利用已有信息发布设施,在部分重要港口、码头建设海洋气象信息站,及时发布海洋气象监测、预报预警信息及产品,提高港口、码头海洋气象信息的公众覆盖率。


六、预警信息发布管理平台


在国家和省级气象部门,依托国家突发事件预警信息发布管理平台,进行海洋气象服务信息、发布手段和服务对象的统一管理,实现多部门海洋气象信息的综合发布。


第二节 海洋气象专业服务


综合利用海洋气象监测、预报预警等基础数据和产品,针对行业需求,开展海洋气象专业服务。根据各海域气象业务服务的重点需求和海域灾害性天气特点,重点以国家安全、海洋运输、渔业生产、能源开发和海洋旅游等需求为牵引,引入社会资本,开发专业服务业务系统,在国家、省、市级开展有针对性、有特色的海洋气象专业服务。


一、近海航线和远洋导航服务


依托海洋气象精细化监测预报产品,为近海航线提供大风、台风等常规气象预报和恶劣天气短时临近预警信息服务;加强船舶航线定制、航线优选、船舶避险指导等海洋气象航线信息服务。


二、海洋工程气象保障服务


根据海洋工程作业安全保障要求,为海洋石油钻井平台、大型化工、核电工程、盐田生产项目等提供台风、大风、海雾、强对流天气等准确精细的预报服务,为工程作业船只提供所在区域海上灾害性天气的针对性预警。


三、海上渔业气象保障服务


研发近海养殖预警指标,提高渔场、养殖场等特定海域灾害影响评估能力,加强海上渔业气象保障服务;与海洋、渔业部门沟通合作,提供业务捕捞航线规划;与交通部门合作,利用综合气象观测资料为海上安全救助系统提供实时高效救助决策信息。


四、港航物流气象保障服务


建立高影响灾害性天气的港口气象灾害防御预案,对重要港口提供有针对性的气象保障服务;分析特定气象条件对港口基础设施和航线安全影响,协助海事部门完善气象灾害防御。


五、海洋旅游气象保障服务


开展针对海洋旅游服务的海洋气象要素实时监测和预警信息发布,提升旅游气象保障服务的质量和效益。


六、国防安全气象保障服务


以数值预报预测为基础、综合应用多种方法开展精细短时临近预报预警,满足军事气象保障服务需求;开展高通信保密级别的军地气象资料信息共享和军地天气会商沟通,为军事舰船的巡航演习、海洋维权等任务提供全方位保障服务。


第三节 海洋气象灾害风险管理


海洋气象灾害风险管理围绕海洋气象防灾减灾需求,开展海洋气象灾害的风险普查和区划、风险评估、风险预警、灾害防御部门联动等工作,提高灾害防御整体能力,降低灾害损失。


一、海洋气象灾害风险普查和区划


开展海洋气象灾害的灾情收集上报和风险普查,建立致灾指标库、海洋气象灾害风险区划示范软件以及气象灾害风险区划检索查询系统,针对台风、强对流天气、海上大风、海雾等气象灾害,开展国家、省两级精细化海洋气象灾害风险区划工作。


二、海洋气象灾害风险预警


利用海洋气象灾害风险普查和区划结果,研究分析历史资料和观测信息,基于预报产品开展各种气象条件下致灾临界指标计算,结合地理信息、海洋经济数据等,建立基于影响的海洋气象灾害风险预警业务系统,及时制作发布各类海洋气象灾害影响风险的预报预警。


三、海洋气象灾害风险评估


建立海洋气象灾害风险评估指标体系,确定灾害风险分级标准,分类建立灾害风险评价模式,制定减轻灾害风险的对策与措施,开展国家、省两级海洋气象灾害风险评估业务,并对海洋气象服务进行效益评估。


四、海洋气象灾害防御部门联动


建立气象、海洋、交通等部门间海洋气象灾害防御联动机制,建设灾害应急联动指挥系统,增强各级气象部门预警和决策指挥服务能力,提供海洋气象灾害防御决策指挥信息支持,实现各级之间、各部门之间的高效联动。


五、海洋气象灾害应急预案


省、市、县各级编制本级海洋气象灾害应急预案,加强基层海洋气象防灾减灾队伍建设,做好与相关应急预案的衔接;编制海洋气象防灾减灾科普宣传资料,深入开展海洋气象灾害科普培训和宣传。


第四节 海洋气候资源开发利用服务


海洋气候资源开发利用服务通过专业观测站网进行海洋风能太阳能资源监测,开展资源精细化模拟和评估,为资源开发工程提供资源储量、技术可开发量评估和预报预测等气象保障服务。


针对海洋风能、太阳能等气候资源开发利用需求,统筹气象、海洋等部门和电力开发企业已运行的风能、太阳能资源观测站(塔),整体规划建立海洋风能、太阳能资源专业观测网及数据共享服务平台,提升我国海洋风能太阳能资源数据的覆盖面和有效可用率。推进精细化的海洋风能、太阳能资源模拟评估系统建设,重点开展海洋多种观测资料的融合分析技术研究,改进风能、太阳能资源数值模拟模式,改进综合海洋功能区划的风能、太阳能资源技术可开发量分析评估系统。完成海洋风能、太阳能资源立体图谱,完成海洋风能、太阳能资源储量、技术可开发量等评估。进一步完善国家风能、太阳能数值预报服务平台,发展海洋风能、太阳能精细化预报预测技术,针对台风对风能、太阳能资源开发利用等重大工程的影响,开展台风监测和避害趋利应用技术研究、示范应用服务。积极培育和发展气象服务市场,引入社会资本,开展海洋风能、太阳能开发利用气象服务。


(中经未来产业研究院  整理)

关键词 : 海洋气象 气象监测 气象灾害 气候资源开发
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