应用气象研究计划（2013-2020年）

主攻方向 2：三维云－微物理过程探测技术与模式研究
需求分析与重大科技问题：云是人工增雨（雪）的作业对象，云的产生和演
变受气候环境、地形、天气系统等多种因素的影响，从而使得云的形成过程和结
构特征复杂多变。现有的常规气象观测系统(卫星、雷达、气象观测站网等）只
能对云的部分特征，如云形成的大尺度环流特征、天气系统、云的回波特征、地
面降水等进行连续监测和观测，但对云的精细结构，如云中粒子的相态、过冷水
含量分布、云动力场等信息无法获取，而这些与云相关的关键物理量对设计三维
云模式和科学人工增雨（雪）作业非常重要，包括人工增雨(雪)的作业条件识别、
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作业技术、作业效果评估等。因此，迫切需要开展三维云结构与云微物理过程的
探测技术与应用研究，提高数值模式中云降水过程预报能力和人工影响天气探测
与作业效果评估能力。
主要研究任务目标：研发和试验新型人工影响天气关键探测技术，如云雷达、
偏振雷达、微波辐射计、激光雷达等，提升对云结构和降水过程精细化探测能力；
基于空基(探空、飞机、火箭等)、地基(各种雷达等)和天基综合探测的精细外场
试验获取典型云系云中粒子相态的分布、演变和降水产生的物理过程，研究云的
动力结构和云中湍流、卷夾等过程，揭示自然云中水分转化过程及降水形成机制；
建立可靠性高、能力强的云和降水精细化探测与集成应用技术，实现业务化应用；
研究云模式，尤其是暖云模式，发展新一代三维云模式，提高云的发展过程和降
水模拟及预报能力。
主攻方向 3：大气环境容量与区域生态文明建设
需求分析与重大科技问题：当前我国经济建设面临两个突出矛盾：一是经济
总量扩张与自然资源的有限性及自然资源生产率相对低下的矛盾；二是经济快速
增长与大气环境容量有限及大气环境容量利用效率相对低下的矛盾，其中最重要
的是大气环境容量问题，包括大气环境容量与区域经济发展问题，水、热、光资
源容量与农业开发、工业布局和生态功能区划问题，导致了社会－经济－自然复
合生态系统的失衡，威胁到了区域生存环境与经济社会的可持续发展。正因为如
此，党的十八大报告提出把生态文明建设放在突出地位，以解决各类不平衡、不
协调、不可持续问题。为此，迫切需要开展区域大气环境容量研究，以为我国经
济社会的可持续发展和生态文明建设提供依据。
主要研究任务目标：重点研究服务于区域经济与城市化可持续发展的大气容
量评价方法与指标体系，服务于生态功能区划的气象容量评价方法与指标体系。
关于大气容量研究，重点分析造成典型研究区域高浓度臭氧和 PM2.5/PM10 污染
的关键因子，揭示区域内污染物输送、转化和演变特征；建立城市化与区域经济
发展对大气环境影响的大气环境容量评价指标体系，研发面向环境气象预报与预
警业务的数值预报模式和环境气象灾害预警系统；提出区域经济与城市化可持续
发展的对策措施。关于气象容量研究，重点分析我国水、热和光资源容量对农业
开发和工业布局的影响及全国生态功能区划，建立气象容量指标体系；基于大气
环境容量，探讨不同地区农林业开发和工业布局，确定不同地区的发展模式，引
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导各地合理选择发展方向，形成各具特色的发展格局。
主攻方向 4：边界层内风特性及应用关键技术研发
需求分析与重大科技问题：近地面(＜1000m)大气边界层的风特性既是能源
开发供应、 (地面)交通、高耸和大跨建筑物等重大工程的安全设计及城市规划和
防灾管理等的关键参数，也是大气污染物稀释、扩散、输送的重要参数，对于城
市规划、环境功能区划、环境气象预报具有重要意义。但目前针对人类活动最为
密集、敏感的近地边界层内精细化观测和模式技术均十分缺乏，迫切需要开展近
地边界层内风特性的精细化观测和模式技术研究。拟解决的重大科技问题有：各
类下垫面(如大城市、山地、高原台地、海陆或湖陆交界等)在不同类型天气系统
下，在 1000m 以下近地边界层的精细化风探测技术；特种观测仪器(遥感式、高
频采样、压力式等)的风数据质量控制、处理和融合技术；近地边界层精细化风
场结构和风特性；高时空分辨率精细化风场数值模式研发和优化、订正技术。
主要研究任务目标：通过对我国典型强风气候区各类下垫面 1000m 以下近地
边界层精细化的风观测试验，研究不同观测目的或观测目标的最优观测布设、各
类仪器互补和联合观测运行监控、各类观测仪器的风观测数据质量控制、处理和
资料融合技术；研发近地边界层(1000m 以下)水平分辨率几十米或百米量级、垂
直分辨率 10m、时间分辨率为分钟量级的数值模式和预报预警技术；针对风力发
电、交通(地面)、电力(输电)、大城市建设、重大工程、公共设施、城市和环境
气象服务等对风参数的需求，揭示我国典型边界层内的风特性，研究边界层小风、
微风及湍流扩散特征，发展适于不同服务需求的风参数数学模型、业务系统、基
础数据集和产品，成果可服务于重大工程抗风论证、强风预报预警、城市和环境
气象服务等专业服务领域。
(二)基础、高技术研究与重大试验
主攻方向 5：气候变化下我国主要农作物高效利用气候资源的过程
与调控机制
需求分析与重大科技问题：气候变化已经严重影响了我国的农业气候资源与
生产潜力、农业种植制度及粮食生产。当前国家经济平稳发展与社会和谐稳定对
农业稳产高产的客观需求与气候变化严峻形势间的矛盾越来越突出。面对我国已
经发生的气候变化，粮食生产如何适应气候变化，提高气候资源利用率，实现趋
利避害，确保粮食高产稳产和农民增收已经引起中央政府与相关部门的高度关
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注，也是《全国新增 1000 亿斤粮食生产能力规划(2009-2020 年)》面临的严峻
挑战。解决这一国家需求的关键科学问题之一就是要弄清气候变化下我国主要农
作物高效利用气候资源的过程与控制机制，为农作物科学生产与安全布局提供支
撑。
主要研究任务目标：主要农作物生长过程中的气候资源数量、配置及区域分
布及演变趋势；主要农作物农业气象灾害及影响评估；主要农作物高效利用气候
资源的过程与机制；主要农作物生长的气候适宜度诊断技术；主要农作物品种布
局变化及影响因子；气候变化下主要农作物高效利用气候资源对策。研究揭示不
同时空尺度主要农作物利用气候资源的过程与控制机制；发展具有自主产权、针
对我国主要农作物及其面临的重大农业气象灾害的农业气象模拟系统；提出针对
当前及未来气候变化情景下我国主要农作物稳产高产模式与种植制度规划。
主攻方向 6：区域大气水循环与云降水效率研究
需求分析与重大科技问题：科学开发利用大气水资源具有基础性、战略性和
前瞻性的应用价值。大气水资源非常丰富，大气降水是陆地水资源的主要来源。
地表水、土壤水和地下水均是由大气降水转化来的。我国大部分地区大气水实际
转化为地面降水的不到 20%，大量大气水资源可供开发利用。本主攻方向拟以区
域大气水循环和云降水效率研究为重点，进一步阐明区域大气水循环特征与规
律；揭示水汽—云水—降水转化机理和产生不同降水效率的成因，探讨人工影响
云微物理过程的机理，为人工影响天气作业提供理论依据和科学支撑。
主要研究任务目标：选择全国典型地区（西北、华北和南方），充分利用现
代大气水和云观测和数值模式手段，研究建立区域大气水循环过程和不同降水效
率形成的机理；研究云水转化理论和概念模型及关键科学指标；揭示区域大气水
循环演变特征规律；发展和建立我国大气降水效率优化调控理论和方法。
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四、重点领域
领域 1：农业适应气候变化
预期目标：阐明气候变化对农业生产过程与种植分布的影响机制；改进基于
气候资源高效利用的农业适应气候变化措施；构建农业生物全过程的农业气象指
标体系；研发具有自主产权并面向我国主要农作物生长过程的农业气象模拟模型
和设施农业气象预报集成技术，服务于农业稳产高产与粮食安全。
(一)优先主题
优先主题 1：气候变化背景下我国粮棉油作物布局优化与应对措施
针对已经发生的气候变化及粮棉油作物布局变化，研究分析农业气候资源演
变特征；研究农业种植制度、生产结构和粮棉油作物布局变化及其影响评估方法；
农业种植制度和粮棉油作物布局优化的气象制约因子；发展农业种植制度和粮棉
油作物布局优化评估标准、方法与原则，研究农业种植制度和粮棉油作物布局适
应气候资源变化的对策措施。
优先主题 2：气候变化对我国粮棉油生产的影响及其脆弱性评价
针对受气候变化影响的我国粮棉油生产敏感区域，分析气候变化对粮棉油生
产的总体影响特征及区域差异；明确气候变化对粮棉油生产影响的关键因子，评
价气候变化影响下粮棉油生产的敏感性和粮棉油生产对气候变化的适应能力；结
合未来气候变化情景，评估未来气候变化情景下我国粮棉油生产的气候脆弱性，
建立脆弱性评估指标体系和评估技术。研究评估不同栽培耕作、肥水管理与生产
性调控应对技术措施对我国主要粮棉油生产的影响，提出适于我国粮棉油生产不
同敏感区域的具体应对技术和措施，为未来气候变化下粮棉油可持续发展提供技
术储备和保障。
优先主题 3：农业生物生产全过程的气候资源利用机制及其气象适
用技术研究
研究农业生物生产全过程的气候资源利用及其控制机制，建立基于气候资源
高效利用的主要农业生物高产、优质、生态、安全种植布局和栽培技术(包括作
物－果树－饲草－蔬菜等安全种植布局、设施农业防护、节水灌溉、施肥高产技
术等，不同农区关键农时农事和作物产前、产中、产后的天气气候预警防控技术
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等内容)；分析研究主要农业生物气象适用技术；建立主要农业生物全生长过程
的农业气象指标体系，实现全过程、多时效、定量化农业气象信息服务。
优先主题 4：农业生物生长发育与品质的气象调控机制及其应用
研究农业生物种植区的农业气候资源时空格局变化趋势，分析影响农业生物
生长发育和品质的关键气象因子及关键期；阐明农业气候资源时空格局变化对农
业生物生长发育和品质的影响机制，发展气象条件与农业生物生长发育和品质的
关系模型；探讨农业生物小气候调控技术；构建农业生物生长与品质的农业气象
指标，研制集小气候预报、调控决策和信息发布于一体的农业生物气象服务系统，
为农业生物，特别是名优特农业生物优势生产布局提供气象保障。
优先主题 5：我国主要农作物生长过程的农业气象模拟模型研究
分析国内外现有作物生长过程模型对中国主要农作物生长过程与产量模拟
的适用性；构建中国主要农作物生长过程模型，结合遥感反演技术及模型数据同
化技术，确定模型的最适参数；基于模拟试验与长期野外定位观测资料，综合考
虑气象因素对作物生长、发育和产量形成过程的影响，从物质输送、能量转换与
平衡出发完善对作物生理生化过程与光合产物分配过程及其与气象条件的关系
的模拟；开展中国农业气象模型系统在作物生长状况定量监测、农业气象灾害定
量评估、作物产量定量动态预报等方面的应用与评估研究，不断改进模型，提升
模型模拟的准确度。
优先主题 6：气候变化对我国陆地生态系统的影响评估与适应对策
针对我国典型生态系统，研究气候变化和生态系统结构与功能的关系；分析
生态系统结构与功能变化对气象和干扰的敏感性，检测分析生态系统的敏感性指
标及关键气象因子，确认生态系统适应性的气象因子阀值；发展气候变化对生态
系统影响的评估方法、风险评价与区划技术，建立气候变化对生态系统影响的评
价指标；预估未来气候变化情景下我国主要生态系统时空格局及其自适应程度；
给出气候变化对我国主要生态系统的影响评估报告和风险区划；提出我国典型脆
弱区生态系统适应气候变化的对策措施。
优先主题 7：设施农业气候资源评估与利用技术
系统分析评价设施农业主要种植区气候资源分布特征；基于设施内外气象要
素定量关系评价设施气候资源时空分布；研究建立设施农业气象指标和设施农业
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生物主要生长发育阶段的生理生态指标；研究基于设施农业小气候的设施农业生
物生长发育动态监测和评估技术；结合设施农业生物生产农业气象指标，构建设
施农业小气候资源评价指标体系与区划技术；确定不同区域名优特农业生物优势
生产布局；提出不同区域周年设施农业生产布局与对策，为我国设施农业科学布
局与发展提供气象保障。
优先主题 8：不同区域设施农业气象预报集成技术研究与应用
研究设施农业小气候形成机理；分析影响设施农业小气候的外界气象要素变
化及其影响的物理过程；发展基于能量平衡、计算流体力学的设施农业小气候模
拟技术；发展基于设施外气象观测的设施农业小气候实时监测诊断技术；发展基
于统计与能量平衡的设施农业小气候 17 天预报集成技术；发展不同天气背景下
设施农业小气候定量调控技术；发展基于天气－温室－作物－环境调控和作物栽
培管理技术的精准服务技术；研发适于不同区域设施农业气象精准预报服务系
统，提高设施农业气象服务的时效与精度。
优先主题 9：精细化水产养殖气象保障关键技术
针对淡水(湖泊、池塘)或海水精细养殖，研究水体不同深度生态要素及其与
气象要素的关系；研究养殖品种关键生长期、存活率、病害、产量等与水体生态
要素关系及其气象指标；研究水体气象要素和生态要素预报方法；研究主要养殖
品种苗种投放的适宜度、适捕期、病害发生程度等级预报技术及其气候适宜性；
水产养殖气象观测方法及服务规程；水产养殖气候区划技术；研究建立水产养殖
气象指标；水产养殖气候适宜度指数及诊断方法；研发 13 天气象预报预警产品
释用技术与服务产品；给出主要养殖品种气候区划，为水产养殖高产稳产及技术
推广提供精细化、高水平的气象预测预报服务。
(二)区域特色
研究气候变化背景下农牧交错区水资源脆弱性及优化配置；气候变化下丘陵
山地农业气候资源演变与评价；不同区域主要农作物不同生育阶段适宜气象指标
体系；特色农业生物气象适用技术；基于气候资源高效利用的特色农业生物安全
种植布局和栽培措施；特色农业生物全生长过程农业气象指标；主要花卉品种花
期气象服务关键技术及其应用；设施特色农业气象环境及其调控机制。
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