天气研究计划（2013-2020年）

优先主题 38：持续性灾害性天气中期延伸期预报技术

研究我国持续性灾害性天气过程时空分布特征，建立持续性灾害性天气历史

个例库；基于中期延伸期天气预报理论，探讨持续性灾害性天气开始、维持和结

束（转折）的机理，构建持续性灾害性天气形成的物理作用示意图以及与大尺度

系统相互作用的天气学概念模型；研究引发持续性灾害性天气的关键环流系统和

物理条件演变特征及其监测指标；基于历史资料和中期数值预报模式产品，建立

天气—动力—统计相结合的持续性灾害性天气中期延伸期客观预报模型；研制持

续性灾害性天气中期延伸期预报示范系统平台。

优先主题 39：中高层大气过程其对对流层天气变化的影响

亚洲大气臭氧资料（卫星及地基）的再分析；亚洲大气臭氧变化预报；亚洲

地区平流层水汽与气溶胶变化特征及机理；东亚地区平流层大气与对流层大气相

互作用的特征及机理；太阳紫外辐射与平流层大气臭氧变化。

（二）区域特色

亚洲夏季风异常特征及其在华南前汛期、梅雨、华北暴雨以及华西秋雨等典26

型雨季的中期延伸期预报应用技术研究；冬季极涡、中高纬度环流特征及其对我

国寒潮天气的影响研究；东亚地区平流层—对流层大气相互作用特征及机理；基

于多模式集合预报资料的超级集合预报技术、概率匹配方法、偏差订正技术、不

确定性分析技术等在中期延伸期尺度内的预报应用技术研究；区域性灾害性天气

历史数据库及其检索系统建设；区域性灾害性天气中期延伸期预报指标和天气学

概念模型建立；各类灾害性天气大型关键影响系统的演变特征及其监测指标研

究；基于大尺度动力过程理论的大气遥相关型、罗斯贝波能传播、 MJO、低频天

气图，以及热带季节内振荡与中高纬环流协同作用、大气变量物理分解法等方法

的区域灾害性天气中期延伸期预报应用技术研究；中期延伸期预报检验技术等。

领域 8：气象灾害监测与风险评估

预期目标：发展可业务化应用及更新的气象灾害风险评估数据集，研究致灾

临界气象条件，建立台风、大风、冰雹、地质灾害、城市内涝、冻雨、雪灾等风

险评估业务系统，提高气象灾害风险评估和风险管理能力。其解决的关键科技问

题包括：台风、大风、冰雹、地质灾害、城市内涝、冻雨、雪灾等致灾临界气象

条件的确定，风险评估模型和实时风险评估业务平台技术。

（一）优先主题

优先主题 40：气象灾害遥感监测技术及数据集

应用多源卫星遥感洪涝灾害风险预估评价因子提取方法；卫星遥感冻雨致灾

监测模型方法研究；气象条件引发的森林草原火灾、海冰等气象衍生灾害遥感监

测背景数据集提取技术，建立可业务化应用及更新的气象灾害卫星遥感监测背景

数据集及统计分析方法。

优先主题 41：台风灾害监测与风险评估

收集历年台风灾情数据，研究灾情均一化处理方法，得到均一化历史灾情序

列；研究均一化历史灾情序列数据与历史台风风力、降雨量等的关系，确定台风

灾害影响指标体系及定量化表征方法。研究台风灾害风险精细化预评估技术，分

别评估台风引起的风、雨、潮的分时段影响。研究台风（风、潮）对城市、海上

交通、海洋养殖、捕捞、油气开采等领域的灾害影响评估技术。基于风险管理技

术，研究在不确定的台风预报、灾害预评估基础上的灾害防御对策。27

优先主题 42：滑坡和泥石流灾害监测预警技术和方法

省（区、市）滑坡灾害的分类与区划研究，包括滑坡灾害危险度分级标准，

建立滑坡灾害危险度区划指标体系，绘制滑坡灾害危险区划图；滑坡机理研究，

通过滑坡模拟试验研究滑坡机理，揭示触发因素对滑坡成灾机制和运动规律的影

响，为滑坡的时间、空间和危害程度预报提供可靠的理论依据；滑坡监测预报技

术研究，包括研究不同滑坡危险区滑坡的临界降雨量，建立滑坡监测预报系统。

提出泥石流沟或潜在泥石流沟判别方法，研究泥石流临界降雨量，发展泥石

流沟发生泥石流的可能性概率预测模型；建立泥石流监测和预报系统，通过对历

史泥石流监测预报的应用和验证，确定其不同条件下的可行性和适应性。

优先主题 43：大风、冰雹灾害风险评估技术

调查研究不同时期城市、农村建筑物以及广告牌、设施农业、露天农作物、

不同船舶等的抗风能力，建立承灾体抗风指标体系和数据库；应用统计、试验等

方法，研究冰雹大小和持续时间对不同农作物、露天车辆、路灯的定量影响；建

立冰雹灾害风险评估指标体系；在精细化风力和冰雹预报的支撑下，建立大风、

冰雹风险评估业务系统。

优先主题 44：冻雨、雪灾监测和风险评估技术

冻雨易发区域地表微波辐射特性综合研究；冻雨发生前后地表辐射散射特征

变化研究；地表冰冻状况和架空输电线覆冰自动判别技术研究；冻雨对架空输电

线、高速公路的影响研究，高速公路雪阻、降雪对设施农业的风险研究；建立冻

雨、雪灾监测和风险评估业务系统。

优先主题 45：城市内涝预警和风险评估技术

研究确定城市内涝临界雨量的方法和城市内涝物理模型，建立城市内涝预警

业务系统；调查城市内涝承灾体的脆弱性，建立能够支撑城市内涝风险评估的承

灾体数据库；研究城市内涝灾害快速风险评估系统。

（二）区域特色

气象灾害和承灾体数据集，致灾临界气象条件，风险评估模型和业务平台；

省级暴雨洪涝灾害数据集、致灾指标体系、影响风险评估模型。28

领域 9：空间天气

预期目标：系统加强自主空间天气数据的综合业务应用及其与其他数据的融

合应用，研究空间气候的参数化模型、灾害性空间天气事件发生发展的机理及其

概念模型，发展先进的空间天气定量分析与预报技术（特别是临近预报技术），

研究空间天气对重要技术系统的影响，实现对空间天气背景及变化的系统分级描

述与客观定量预报，实现对航天、航空、通信、导航定位等主要敏感系统影响的

定量评估与分级预警，研究日地关系对天气气候的影响。其解决的关键科技问题

包括：多源多要素空间天气数据融合与数值模拟；空间天气效应定量或分级描述；

热层与低层大气耦合现象证认及机理研究。

（一）优先主题

优先主题 46：空间天气多源数据融合及综合应用技术

相同空间天气区域多源数据的交叉比对、质量评价、格式规范、模式同化等

技术；利用天基地基多谱段太阳观测资料进行太阳活动潜势、爆发概率、活动强

度及活动发展趋势的分析预报；利用电离层电子密度剖面、闪烁、电离层电子浓

度总含量（ TEC）、 D 区吸收等数据对中国区域（及周边相关区域）电离层天气进

行实况描述及中短期预报；利用中频雷达、法布里—珀罗干涉仪（ FPI）等观测资

料对重要地点的热层状态进行描述和预报；利用卫星辐射环境、磁场数据等进行

地磁状态定级描述和活动预报;不同空间天气区域数据在预报中的综合应用技术。

优先主题 47：空间气候参数化模型与空间天气概念模型

研发包括太阳活动 27 天及 11 年变化规律的参数化模式、近地辐射环境动态

变化模式、地磁活动、电离层天气季节及以上尺度变化规律的参数化模式和物理

模式等空间气候模式；研究电离层天气周、日变化模式及逐日变化机理；研究极

端空间天气事件的气候学规律及其预报技术；以气候学模型为背景，构建基于易

获取观测量的爆发性空间天气过程发生发展的概念模型，重点包括：太阳活动区

及冕洞在 27 天内演化的概念模型、日冕物质抛射（ CME）在不同背景太阳风中的

传播演化及对地有效性概念模型、行星际间断面与磁层相互作用的概念模型、磁

层扰动的地磁表现概念模型、热层暴环流概念模型、电离层暴概念模型等，并通

过与历史事件和数值模拟结果的比对进行模式有效性评价。29

优先主题 48：空间天气态势分析及分级描述技术

参考气象基本要素定义及天气图制作方法，遴选空间天气基本要素及其描述

参量，确定空间天气因果链中需要进行态势图分析的节点或层结，研究空间天气

态势图制作的基本原则，研究空间天气态势图形式、绘制方法、制作规范；研发

可量化描述太阳、行星际天气、近地空间辐射环境、磁层与地磁、热层、电离层

等区域态势的最少数量的分级指数集，研究上下游指数的相互关联与匹配，研究

构建空间天气预警指数系统。

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

研究灾害性空间天气事件发生发展机理；研究太阳耀斑爆发时间及强度的临

近预报技术；研究 CME 对地有效性的定级描述与预报技术；研究太阳质子事件发

生概率、持续时间及强度的临近预报与预警技术；研究磁暴爆发时间、强度及持

续时间的临近预报技术；研究电离层暴演化过程及趋势定量描述与预报、电离层

闪烁预警等技术；研究热层状态演化趋势预报技术；研究极光发生概率、形态、

强度预报技术。

优先主题 50：空间天气效应分级评估与灾害预警技术

风云等卫星在轨故障与空间天气事件相关性分析及其归因研究；近地空间环

境对不同轨道航天器影响事例的证认与描述标准化技术；不同地磁扰动情况下跨

极区航线上辐射安全及通信安全的分级评估技术；基于空间天气对无线电通信、

卫星导航与定位、电网地磁感应电流（ GIC）影响分级评估的灾害预警技术与规

范；载人航天活动空间天气预警指标设计；民用快速高精度全球导航定位系统

（ GNSS）中电离层和大气折射误差预报及修正技术。

优先主题 51：热层与低层大气耦合现象及机理

形成对台风、寒潮、暴雨等高影响天气的热层（含电离层）效应相对系统的

认识，获得热层影响低层大气的确定性证据并提出较合理的物理解释。包括高影

响天气对热层影响的观测事实整理、归纳及机理研究；低层大气中声重波、潮汐

波、大气结构改变等向上传递至热层的数值模拟研究；热层大气环流影响低层大

气环流可能性的数值模拟研究；热层扰动下行至低层大气的观测证据寻找及可能

的机制研究；太阳活动通过热层影响低层大气的可能途径研究。30

（二）区域特色

中国南部（约 25oN 以南区域）处于电离层赤道异常区，电离层特征尺度小，

变化迅速，扰动频繁；同时该区域主要是海洋，地面布站受限，因此，有必要在

发展新型大空间覆盖观测手段的同时充分利用已有观测资料，不断加强对异常区

主要现象和相关物理机理的分析与研究。主要研究内容包括：多源电离层闪烁资

料的交叉对比；基于多源电离层闪烁资料的电离层不均匀体辨识与追踪技术；低

纬电离层暴形态分析及机理；偶发 E 层、扩展 F 层观测特征分析及形成机理；偶

发 E 层、扩展 F 层与磁暴的可能关系等。31

五、基础支撑平台

预期目标：根据业务发展需求，综合利用计算机网络、图形处理器（ GPU）、

云地理信息系统（云 GIS）、移动互联等技术，集成成熟的现代天气研究成果，

深入发展高分辨率数值预报、卫星雷达产品、历史气象资料等的应用，构建针对

性强、开放性高的新一代天气业务平台系统；全面提升天气业务平台系统对未来

业务、技术和科研发展的综合支撑能力，重点支持多尺度天气分析、短时临近和

中期延伸期预报、台风海洋等专业化分析预报的能力建设，对气象灾害风险分析

预警等提供强有力支持。其解决的关键科技问题包括：基于网络化、 GPU 等的开

放性柔性框架设计与开发；研究基于图像识别技术的天气系统强度和位置识别技

术；研发锋面、切变线流场特征识别以及中尺度天气系统的识别技术；研发针对

不同要素、不同天气系统的格点编辑技术；高分辨率资料的多维可视化技术等。

主题 1：专业化预报数据管理及应用支持关键技术

研究建立天气预报产品的专业化加工和管理体系；研发实时、历史一体化的

气象预报数据管理、质量控制、实时插补、数据仓库等技术，建立时间、空间、

要素相组合的多维分析及极值分析加工支持体系；研究基于工作流技术的预报员

身份管理、产品管理、实时处理、服务分发模型；实现气象预报数据及产品制作

过程的事件与时间复合驱动，研究基于 Portal 的天气预报产品流转和共享门户

构建技术，实现气象预报数据流转、动态管理、分布式加工处理、网络化表现、

分发等管理体系；全面支持临近、短时、短期、中期、延伸期预报等基本业务。

实现高分辨率模式资料快速检索分析和应用支持；发展高分辨率数值天气预

报产品的存储管理、中间产品生成能力，实现物理量计算、多模式产品快速动态

生成等技术。

主题 2：新一代 MICAPS 系统框架

基于网络化、 GPU、柔性软件结构等技术建立新一代 MICAPS 开放性框架，提

高整体系统效率，实现便捷化、智能化、流程化、模型化和开放性；实现数据服

务、应用服务、可视化、智能交互式天气预报制作、专业化预报流程支持、产品

管理发布等的完整性基础业务功能；发展综合性灾害性天气、气象灾害的监视分

析及上下协同能力；大幅提升算法能力、运算能力和可视化能力，有效支持专业

化平台研发。

进一步研究建立以高分辨率数值预报产品综合应用为特征的新一代现代化32

业务平台，研发符合天气系统变化规律的格点编辑算法，实现天气系统移动变形、

中心增减等关键技术，提升等值线反演格点技术能力、实现时空及要素合理协调；

优化集成聚类分析、动态处理等集合预报产品预处理技术及 Blender（多模式、

多成员融合应用及综合产品生成）等综合预报产品生成方法及应用平台。

主题 3：专业化预报平台关键技术

在新一代 MICAPS 框架上集成定量降水、台风、海洋气象、交通气象、水文

气象等各类专业观测资料、分析预报算法模型和产品生成技术，研发专业化预报

平台。

建立面向预报员的各类预报产品、模式产品、实况对比分析的交互式实时检

验评估系统。研究卫星高分辨率资料的应用、云图图像识别算法等，建立卫星天

气应用平台。

改进集成多种台风及海洋客观预报方法，增强数值天气预报及集合预报产品

应用，升级台风分析预报平台。研发基于海洋观测资料的应用分析技术；研发适

应各种海区大风、雾、浪、风暴潮、海洋环境等监测、预报产品加工制作及具有

邻近海区预报产品一致性检验能力的海洋业务平台。

研发数值预报模式前期预报性能检验集成比对方法，形成集成预报场；实现

数值天气预报要素的集成分析及历史资料统计分析，研发干热风、寒露风等灾害

性天气指标体系；升级中期及延伸期平台。研究定量降水预报制作与订正技术，

实现基于多模式集成及数值预报产品释用的定量降水预报初始场技术，建立基于

天气系统格点编辑技术的定量降水预报业务平台。

研究灾害性天气监视、短临预报制作与发布、精细化要素预报订正、预报交

互制作、灾害风险分析、服务产品生成的集成技术和便捷应用设计，研发上下协

同的专业化地县级业务平台。

研发适应各种流域边界自动识别、流域面雨量自动计算和自动生成格点雨

量、到达阈值自动启动水文模型计算流量、水位以及流量，启动淹没模型计算淹

没面积和水深的水文气象业务平台，具有应用其他方法实现流量、水位等监测和

预报产品加工制作的能力。研发适应高速公路低能见度天气、大风、路面高温、

雪阻等监测和预报产品加工制作的交通气象业务平台，具有邻近业务单位高速公

路预报产品一致性检验的功能。33

主题 4：强天气监视预警及预报产品加工关键技术

发展基于图像识别技术的天气系统位置和强度识别技术，实现锋面、切变线、

槽线、流场特征的识别，发展高分辨率资料（雷达、卫星资料和快速更新循环

RUC 产品）的综合分析应用与中小尺度天气系统分析能力，升级灾害性天气短时

临近预报业务平台（ SWAN）；开发基于多源观测数据、融合分析及数值预报产品

的各类灾害性天气识别、监视和预警技术，实现多尺度天气综合分析，建立强对

流天气短时和短期分析预报平台。

集成强降水、强对流、台风、沙尘暴等灾害的监测预警技术及风险评估模型，

实现对气象灾害的风险评估预警能力，并基于位置服务技术（ LBS）、 3S 技术实

现对气象灾害的动态跟踪预警、评估产品的动态生成、定向推送服务等及时服务

能力。

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