综合气象观测研究计划（2013-2020年）

四、重点领域

领域 1：台站综合气象观测

预期目标：研究解决台站综合气象观测业务在观测设备及观测方法方面存在

的薄弱问题；完善改进现有探空业务系统；开展新型观测设备的观测方法和观测

规范研究；研究建立设备运行监控和数据传输一体化的地面高空集成业务平台；

研制专业气象观测设备，加强专业气象观测计量检定技术研究，制定专业气象观

测方法和观测规范，提升专业气象观测的标准化水平；探索开展智能气象观测技

术研究。

优先主题 1：地面高空自动气象观测及一体化集成技术

研制主动与被动相结合的云自动观测设备，完善天气现象综合判别算法；完

善结冰、冻雨、积雪、冻土、地面状况及干土层自动化观测技术和方法;开展高

空观测温湿度传感器测试及修正技术研究；开展高空精准测风、大气电场的技术

研究；研制可业务应用的全自动制氢系统；在地面、高空自动气象观测的基础上，

规范各级观测数据标准、通信协议和应用接口，统筹设计全国地面和高空气象观

测业务系统的总体技术架构；研究采用数据流、状态流、控制流的方式，实现设

备运行监控和数据传输一体化的业务平台；开展地面高空一体化业务管理和岗位

集约化研究，建立地面高空一体化的观测规范和业务流程。

优先主题 2：高精度自动气候观测站改进

研制高精度气象要素数字传感器，开展气温、地温、辐射等气象要素的地面

观测方法研究，建立与高精度新型数字传感器相适应的观测方法，不断改进自动

气候站的观测性能；研制陆面观测传感器，开展陆面观测试验，研究陆面观测方

法；研制能在低温、低压、盐雾等恶劣野外环境下长期稳定运行的自动气象站，

研究提高自动气象站的防雷击、抗电磁干扰能力，以及防盗处理和防盗报警能力。

优先主题 3：地面辐射及业务使用的传感器改进

开展分光谱太阳辐射观测技术研究，研制太阳光度计和分光谱辐射观测仪

器；研制紫外辐射表和光合有效辐射表；开展太阳跟踪遮光装置和散射辐射观测

方法研究；开展大气长波和地球辐射观测技术研究；开展净全辐射观测对比试验

与观测方法研究；开展辐射观测资料质量控制方法研究；开展自动日照计业务应11

用评估与观测方法研究；开展标准辐射仪器及测试方法研究；研制高湿度条件下

水汽浓度高精度在线测量仪器；开展超声风、红外地表温等特种观测仪器研制和

标校技术研究。

优先主题 4：探空和机载气象湿度传感器研制及试验

基于湿敏电容、声表面波、微机电和近红外光谱吸收等技术，研制灵敏度高、

线性度好、迟滞性低的湿度传感器；建立湿度传感器的静态和动态模型，研究其

补偿与校正技术；研究解决在探空和机载快速变化的环境条件下，全量程范围测

量和高湿饱和等问题；开展高空机载湿度传感器的测试与比对试验研究；研究业

务化的关键技术，实现探空和机载气象湿度传感器的高质量业务化；开展冷凝式

露（霜）点仪的高空适用技术研究，研制探空和机载业务基准湿度传感器；开展

探空和机载气象湿度传感器业务试用，完善数据订正方法，建立统一的基测规范。

优先主题 5：农业气象观测设备及观测方法

采用红外、微波等新技术，研制改进农业气象自动观测设备；开展农业气象

自动观测业务化应用试验研究；研制农业气象自动观测产品；开展农作物、牧草

和主要林果类等作物自动观测方法的研究；开展基于卫星遥感的农业气象要素反

演方法及地面验证和融合技术研究，提出验证试验网的设计方法，建立融合算法

模型。

优先主题 6：交通气象观测设备及观测方法

研制改进非接触式路面传感器；完善交通气象观测传感器检测、标定技术；

研究制定交通气象观测站配置方案和观测规范；研究天基、地基相结合的交通气

象综合观测技术；基于服务和预报的需求，开展交通气象观测布局研究；研制交

通气象自动观测产品。

优先主题 7：环境气象观测设备及观测方法

开展气溶胶吸收特性测量、气溶胶物理特性实验室测试和标校技术研究；开

展大气气溶胶吸湿增长特性测量技术与业务应用研究；研制轻量化、小型化、低

能耗的大气成分（气体及颗粒物）测量仪；研发适合无人机测量的气溶胶、臭氧

及部分前体物的小型化在线探测和采样系统；研究二次污染物及参与大气光化学

过程的重要辐射参数和重要大气成分光解速率常数自动观测技术；开展确定黑碳12

源物质的标准研究，建立黑碳源物质标准的采集和测量方法，评估不同测量方法

对黑碳观测结果产生的差异；研究大气成分观测中标准量值维护、传递、标准设

备比对中的关键技术；开展与能源排放相关的温室气体在线光谱观测技术研究；

研究完善酸雨自动观测技术和方法。

优先主题 8：海洋气象观测设备及观测方法

通过选择不同材质及工艺试验，研发针对海洋观测的耐盐耐腐的自动气象观

测设备；开展漂流和锚系浮标气象观测设备集成技术研究，研制漂流浮标气象观

测设备；研究制定海岛站、浮标站及近海气象站的标准规范；开展海雾及基于柱

形浮标的海气通量观测试验研究；基于浮标观测站、船舶自动气象观测站、海岛

自动气象站、塔台自动气象站等观测资料，开展海洋气象观测资料质量控制方法

研究；研究建立海面风场、表层海水温度等卫星遥感观测校验试验网。

优先主题 9：智能气象传感器及观测方法

研究地面气象智能观测系统的体系架构和管理模式；研制采用微机电系统技

术、光纤光栅技术的气压、温度、湿度等地面常规气象要素的低功耗、高集成、

网络化的智能气象传感器；开展智能气象观测示范试验，研究智能气象观测方法。

区域特色

开展城市边界层三维高时空分辨率气象观测研究及试验，研究可业务化的城

市边界层观测数据质量控制和均一化技术，形成城市边界层气象观测规范，建立

城市边界层观测的数据标准；开展旅游气象观测要素、观测方法和区域旅游气象

观测布局研究；开展风能、太阳能观测方法和检测标定技术的研究。

领域 2：地基气象遥感观测

预期目标：研究改进多普勒天气雷达和风廓线雷达定标技术和数据质量控制

方法，进一步提高雷达观测数据质量；开展雷达硬件改造及升级技术，攻克双偏

振天气雷达和相控阵天气雷达业务应用的关键技术；开展天气雷达探测能力和观

测方法研究，进一步发挥天气雷达的效益；攻克地波雷达观测业务化应用关键技

术；利用多波长微波遥感、激光遥感等先进技术，研究遥感测量大气基本气象要

素、水汽、气溶胶、云和降水的新型观测设备和观测方法；研制可进行业务应用

的机载气象遥感观测平台，推动机载气象观测的业务应用。13

优先主题 10：天气雷达定标、数据质量控制与观测方法

研究改进组网雷达回波强度测量误差的在线检测技术和在线自动校正算法；

开展利用卫星与地基遥感相结合的实时定标技术与定标方法；开展 S 波段、 C 波

段与 X 波段天气雷达组网观测设计、联合估测降水算法的研究；开展天气雷达不

同观测模式试验和性能分析，评估其在不同天气条件下的探测能力，提出在不同

天气条件下天气雷达最优的观测模式和方法；结合双高斯谱处理和多阶相关分析

方法，改进完善天气雷达噪声和地物回波消除技术；基于固定目标的相位观测，

发展和改进低层大气折射率和水汽场反演方法；研究不同波段、多部多普勒天气

雷达三维风场反演算法。

优先主题 11：天气雷达改造升级及业务应用关键技术

开展双偏振雷达的水平极化与垂直极化两个偏振量的实时在线自动定标技

术和双通道一致性的监测和补偿技术研究；开展双偏振雷达定量估测降水业务试

验及降水量估计研究，对其观测性能进行评估分析，完善双偏振雷达观测技术；

研究相控阵雷达硬件设备的集成及工程化技术，研究在不同天气条件下的观测模

式及与之对应的扫描参数配置问题；针对相控阵雷达的多发射单元，研究一致性

自动定标技术；研究解决由于相控阵雷达在不同方位仰角的波束宽度和增益不同

所造成的对雷达方程和数据处理算法的影响。

优先主题 12：风廓线雷达定标、数据质量控制和观测方法

研制具有灵活工作模式和组合方式且兼容现有 L 波段风廓线雷达天线、发

射、接收等系统的对流层风廓线雷达工程样机；选择规模适度的风廓线雷达组成

试验网，开展连续稳定的业务观测试验，研究适用于业务的风廓线雷达强度定标

方法，研究基于风廓线雷达 IQ 数据的实时数据处理和质量控制算法，完善现有

基于功率谱数据的处理和质量控制方法，形成基于设备级、基数据、产品数据的

数据处理和质量控制算法。

优先主题 13：地波雷达气象观测业务化应用关键技术

完成新型地波雷达气象观测设备的研制；开展地波雷达观测试验，研究改进

海气边界层低空风场的反演算法；研究岸基地波雷达观测系统网的布局，实现以

重要海域覆盖为主的全天候、大范围、时空连续的海面低空风场和海面浪场等的14

实时监测，解决一直以来海气边界层气象环境观测手段缺乏、能力薄弱的问题。

优先主题 14：激光气象遥感观测关键技术

开展风、水汽和云垂直廓线的激光雷达观测技术研究，重点突破激光器光源

系统、发射/接收光学系统、光信号检测系统、数字信号处理系统和反演算法等

关键技术，完成工程样机的研制、测试，开展相应的外场比对试验；研制近地层

激光测风设备，开展近地层测风观测试验；开展基于激光探测技术的平流层及中

间层的大气探测技术研究。

优先主题 15：微波气象遥感观测新技术

研究具有固态发射机体制的毫米波云雷达，完成工程样机的研制；研制能探

测出云水和雨水含量等微物理和动力参数的多波长遥感观测设备；研制基于北斗

导航卫星的遥感水汽探测设备;研制适用于多山地区、峡谷、小流域等复杂地形

使用的近距离探测的小型测雨雷达，开展小型测雨雷达的布设、校准和试验评估

研究；研究在复杂地形条件下，以遥感观测为主、结合雨量站观测的定量测量降

水估测方法；开展区域密集 GPS/MET 站进行水汽层析观测的试验和研究；研制雷

电设备验证评估系统及其标定方法；开展多通道微波辐射计观测方法和反演算法

研究。

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