天气研究计划（2013-2020年）

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天气研究计划

（ 2013—2020 年）

中国气象局

2013 年 2 月

序言

科技和人才是气象事业科学发展的重要支撑和保障。发展现代气象业务、实

现气象现代化是气象部门保障党的十八大提出的全面建成小康社会的战略任务

和实现《国务院关于加快气象事业发展的若干意见》（即国发〔 2006〕 3 号文件）

提出的气象事业发展目标的重要保障和历史任务，必须依靠科技进步和高素质人

才队伍。

气象科技创新体系是气象现代化体系建设的重要任务，也是国家科技创新体

系的重要组成部分。近年来，中国气象局高度重视并强化气象科技创新体系的建

设，以发展现代气象业务为切入点，面向世界气象科技发展，组织各方面专家学

者在天气、气候、应用气象和综合气象观测四个重点领域，凝练重大科技问题，

梳理并提出重大科研方向、科研重点与主要任务，制定并修订天气、气候、应用

气象和综合气象观测研究计划，为扎实推进气象科技创新体系建设、更加有效地

推动现代气象业务发展和气象现代化建设提供重要的基础和保障。

2010 年 3 月，中国气象局首次发布天气、气候、应用气象和综合气象观测

四项研究计划，并以此为据，组织一系列诸如公益性行业（气象）科研专项等科

研项目的实施。截至 2012 年底，四项研究计划提出的重点研究任务有 73.4%得

到落实，完成了一批科研成果，其中有些研究成果已转化应用到气象业务中，取

得了很好的效益。

2012 年，中国气象局科技与气候变化司根据中国气象局的要求，结合现代

气象业务发展中新问题，面向 2020 年基本实现气象现代化的新要求，再次组织

专家学者修订四项研究计划，进一步明确新时期气象科研的方向、重点与主要任

务。为此，四项研究计划的首席科学家，以及相关院士、专家和业务、管理人员，

做了大量卓有成效的工作，付出了许多辛勤的劳动。我对他们表示由衷的感谢！

我希望，各级气象部门、相关科研院所、高等院校、业务服务单位能够围绕

四项研究计划确定的气象科研方向、重点与主要任务，组织科技工作者开展气象

科研工作。气象科技管理部门要积极引导科技工作者努力完成四项研究计划的主

要任务，并为他们提供必要的支持和保障，同时还要组织做好科技成果的业务转

化和应用工作，适时组织四项研究计划的滚动修订工作。我相信，在气象行业各部门和气象科技工作者的共同努力下，气象科研工作一定能够有更大的作为，一定能够为提高气象预报预测准确率、增强气象服务全面建成小康社会的能力、实现气象现代化作出更大的贡献！

（中国气象局局长）

2013 年 2 月 18 日目录

一、引言 ..........................................................................................................................................1

二、总体目标 ..................................................................................................................................4

三、重大专项 ..................................................................................................................................5

（一）重大科技应用研发.............................................................................................. 5

主攻方向 1：高分辨率 GRAPES 全球同化与数值模式关键技术研发 ..........................5

主攻方向 2：登陆台风风雨分布监测及精细预报关键技术研究 ................................6

主攻方向 3：雷暴大风线状对流系统发生发展规律及其预报技术研究 ....................7

（二）重大基础、高技术研究和试验 ........................................................................... 7

主攻方向 4：华北暴雨发生发展机理和预报方法研究 ................................................7

主攻方向 5：我国西部山地突发性暴雨预报理论和方法研究及其在山洪地质灾害预

警中的应用................................................................................................8

主攻方向 6：城市群陆气相互作用机理及边界层参数化方案研究 ............................9

四、重点领域 ................................................................................................................................11

领域 1：多源资料融合分析与应用 .............................................................................. 11

（一）优先主题.............................................................................................................11

优先主题 1：多种观测数据的质量控制和误差估计技术 ..........................................11

优先主题 2：地面多源资料融合与分析技术 ..............................................................11

优先主题 3：三维多源资料融合与分析技术 ..............................................................11

优先主题 4：雷达资料应用技术..................................................................................12

优先主题 5：卫星资料应用技术..................................................................................12

（二）区域特色.............................................................................................................12

领域 2：数值天气预报 ................................................................................................ 13

（一）优先主题.............................................................................................................13

优先主题 6：面向数值预报的观测资料质量控制和预处理技术 ..............................13

优先主题 7： GRAPES 资料同化框架改进与发展 .........................................................13

优先主题 8：卫星、雷达等非常规资料的同化技术 ..................................................14

优先主题 9： GRAPES 模式动力框架的改进与发展 .....................................................14

优先主题 10：模式物理过程的改进与评估方法 ........................................................14

优先主题 11：数值预报支撑技术................................................................................15

优先主题 12：集合预报及其应用技术 ........................................................................15

优先主题 13：观测与预报互动及可预报性 ................................................................15

优先主题 14：中国区域再分析预研究 ........................................................................16

（二）区域特色.............................................................................................................16

领域 3：强对流天气预报............................................................................................. 16

（一）优先主题.............................................................................................................17

优先主题 15：中尺度天气分析与诊断技术 ................................................................17

优先主题 16：强对流天气监测和短临预报客观方法 ................................................17

优先主题 17：强对流天气分类预报和概率预报方法 ................................................17

优先主题 18：强对流天气发生发展的条件和机制 ....................................................18

（二）区域特色.............................................................................................................18

领域 4：定量降水与精细化气象要素预报 ................................................................... 18

（一）优先主题.............................................................................................................19

优先主题 19：我国大范围强降水发生发展规律认识和预报技术 ............................19优先主题 20：定量降水精细化预报技术 ....................................................................19

优先主题 21：冬季降水相态预报技术 ........................................................................19

优先主题 22：数值模式产品解释应用技术和模式误差检验及订正技术 ................19

优先主题 23：精细气象要素客观预报方法 ................................................................20

（二）区域特色.............................................................................................................20

领域 5：台风与海洋气象预报 ..................................................................................... 20

（一）优先主题.............................................................................................................21

优先主题 24：台风定量监测分析技术 ........................................................................21

优先主题 25：台风异常路径和强度突变客观预报技术 ............................................21

优先主题 26：台风风雨精细化预报技术 ....................................................................21

优先主题 27：海洋气象定量监测分析技术 ................................................................21

优先主题 28：海洋气象精细化预报技术 ....................................................................21

优先主题 29：台风及海洋气象专业模式研发和系统升级 ........................................22

（二）区域特色.............................................................................................................22

领域 6：沙尘暴、雾、霾等天气预报 .......................................................................... 22

（一）优先主题.............................................................................................................23

优先主题 30：沙尘暴监测与预报预警关键技术 ........................................................23

优先主题 31：沙尘暴数值预报系统研发 ....................................................................23

优先主题 32：雾、霾监测和预报预警技术 ................................................................23

优先主题 33：低能见度预报技术................................................................................23

优先主题 34：寒潮和高温预报技术............................................................................23

（二）区域特色.............................................................................................................23

领域 7：中期延伸期预报............................................................................................. 24

（一）优先主题.............................................................................................................24

优先主题 35：持续性异常天气的延伸期预报理论和方法 ........................................24

优先主题 36：分离空间尺度的延伸期动力—统计预报理论和方法.........................25

优先主题 37：基于集合预报的 1—2 周中期预报关键技术.......................................25

优先主题 38：持续性灾害性天气中期延伸期预报技术 ............................................25

优先主题 39：中高层大气过程其对对流层天气变化的影响 ....................................25

（二）区域特色.............................................................................................................25

领域 8：气象灾害监测与风险评估 .............................................................................. 26

（一）优先主题.............................................................................................................26

优先主题 40：气象灾害遥感监测技术及数据集 ........................................................26

优先主题 41：台风灾害监测与风险评估 ....................................................................26

优先主题 42：滑坡和泥石流灾害监测预警技术和方法 ............................................27

优先主题 43：大风、冰雹灾害风险评估技术 ............................................................27

优先主题 44：冻雨、雪灾监测和风险评估技术 ........................................................27

优先主题 45：城市内涝预警和风险评估技术 ............................................................27

（二）区域特色.............................................................................................................27

领域 9：空间天气........................................................................................................ 28

（一）优先主题.............................................................................................................28

优先主题 46：空间天气多源数据融合及综合应用技术 ............................................28

优先主题 47：空间气候参数化模型与空间天气概念模型 ........................................28

优先主题 48：空间天气态势分析及分级描述技术 ....................................................29优先主题 49：灾害性空间天气事件发生发展机理与临近预报技术 ........................29

优先主题 50：空间天气效应分级评估与灾害预警技术 ............................................29

优先主题 51：热层与低层大气耦合现象及机理 ........................................................29

（二）区域特色.............................................................................................................30

五、基础支撑平台 ........................................................................................................................31

主题 1：专业化预报数据管理及应用支持关键技术 ..................................................31

主题 2：新一代 MICAPS 系统框架................................................................................31

主题 3：专业化预报平台关键技术..............................................................................32

主题 4：强天气监视预警及预报产品加工关键技术 ..................................................33

主题 5：高分辨率数据可视化、云 GIS 等新技术应用 ..............................................331

一、引言

我国气象事业的发展和大气相关学科的进步，推动天气预报业务体系建设取

得了显著进展，天气预报制作实现了由传统方式（即以天气学方法为基础，以手

工分析为支撑，以常规观测分析为主要内容）向现代方式（即以数值预报为基础，

以人机交互平台为支撑，以多源观测信息分析为重要内容）的转变。现代天气业

务是我国气象现代化的核心，随着经济社会的经济发展和人民生活水平的提高，

国家防灾减灾、各行各业和社会公众对气象服务的需求日益增长，对天气预报准

确率、精细化程度和预报时效等提出了新的、更高的要求，现代天气预报业务面

临着向精细化方向纵深发展、在精细化基础上不断提高预报准确率的重大挑战。

天气研究是现代天气业务发展的重要科技支撑和保证，也是国家气象科技创

新体系建设的核心任务之一。为了提升对现代天气业务的科技支撑能力，中国气

象局组织制定了《天气研究计划（ 2009—2014 年）》，并通过公益性行业（气象）

科研专项等科技资源组织实施，天气相关领域的关键技术和方法研究，特别是定

量降水、临近预报客观技术、中尺度分析技术以及台风路径预报模式技术等取得

了可喜成果，促进了强对流天气监测、短临预报业务的建立和定量降水预报业务

迅速发展，提高了台风路径预报水平，目前台风路径 24 小时预报误差稳定接近

100 千米。

然而，现代天气预报业务在数值预报、多种资料综合应用等关键技术与环节

的发展上、在灾害性天气预报的精准度和可用时效上，距国际先进水平仍有较大

差距，还不适应国家经济社会发展和人民安全福祉对气象服务提出的更高需求。

主要表现在：（ 1）我国自主发展的全球与区域同化预报系统（ GRAPES）尚未达到

业务化应用水平，数值预报技术特别是卫星资料同化技术亟待提高，基于数值预

报系统的资料再分析工作基础相当薄弱；（ 2）大量高时空分辨率的卫星和雷达等

观测信息，在天气分析预报中的综合应用和定量应用技术非常欠缺；（ 3）中小尺

度系统发生发展规律和演变机制、不同尺度和不同纬度系统相互作用机理、多尺

度地形的热力动力强迫和陆气/海气交换与相互作用对天气演变的影响，以及延

伸期预报原理等，尚没有取得理论认识上的突破；（ 4）在强对流分类预报、登陆

台风地点及风雨精细化预报、突发短时强降水预报，以及高原东部地形复杂区的

强天气预报、重大灾害性/转折性/极端性天气过程的延伸期预报等方面，还存在

明显的预报难点和技术方法瓶颈。因此，需要花更大的气力，从灾害性天气演变

的细致规律、物理模型、发生发展机理，多源资料综合应用和客观预报技术方法，2

尤其是数值预报技术方法等方面，吸引全国气象行业乃至全球相关的科技力量，

联合开展持续的、更加深入的科学研究与技术攻关，为现代天气业务技术的可持

续发展与进步不断注入新的科技内涵，促进重大灾害性天气精准预报预警能力的

发展与提升。

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