宁夏气候预测技术体系建设方案.doc
《宁夏气候预测技术体系建设方案.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《宁夏气候预测技术体系建设方案.doc(26页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、附件宁夏气候预测技术体系发展规划(2020-2025年)2020年8月目 录一、现状与需求1(一)现状分析1(二)需求分析3二、指导思想、基本原则和总体框架4(一)指导思想4(二)基本原则4(三)总体框架5三、发展目标7(一)总体目标7(二)阶段性目标8四、技术体系8(一)延伸期预测技术9(二)月预测技术12(三)次季节预测技术15(四)季节、年预测技术17(五)无缝隙智能气候预测产品20五、保障措施22(一)加强组织领导22(二)强化协同发展22(三)完善资金投入机制22(四)加强人才培养23(五)加强检查评估23为全面提升宁夏气候预测技术水平和能力,积极推进现代气候预测业务体系建设,根据现
2、代气象预报业务发展规划(2016-2020年)(气发20161号)、智能网格预报行动计划(2018-2020年)(气发201837号),编制了宁夏气候预测技术体系发展规划。一、现状与需求(一)现状分析随着科学技术的发展和气候业务现代化建设,宁夏初步形成了较完整的延伸期、月、季气候预测业务,气候预测技术支撑能力不断增强。开展了基于外强迫因子(海温、积雪、海冰等)异常对宁夏月、季尺度的气温、降水影响机理研究,建立了预测指标和概念模型。开展了主要经济作物关键生育期敏感气象要素的趋势预测技术研究,如贺兰山东麓酿酒葡萄越冬期、成熟采收期,中南部马铃薯播种期、出苗期、开花期、块茎膨大期的气候趋势预测,建立
3、了预测指标和概念模型。开展了春季首场透雨、沙尘暴过程、初/终霜冻日期等专题预测技术和指标研究。建立了基于海温异常和150天韵律的延伸期强降水过程、基于150天韵律和天文动力结构方法的延伸期降温过程预测模型。加强气候数值模式预测产品的检验评估和解释应用技术研究,开展了多模式、多要素、多时间尺度的检验评估及基于模式输出统计(MOS)的动力与统计相结合的本地化解释应用;对第二代动力延伸预测模式业务系统(DERF2.0)的旬、月气温、降水趋势预测及重要降水过程预测产品,美国CFS模式月尺度降水趋势预测产品,国家气候中心的多模式解释应用集成预测系统(MODES),动力与统计集成的季节气候预测系统(FOD
4、AS)的月气温、降水趋势预测产品进行了检验评估和本地化解释应用。在以上研究基础上,建立了精细到县的延伸期(1130天)、月、季等不同时间尺度的客观化预测模型和业务系统,初步实现了预测产品的自动化制作。随着全球气候变暖,极端气候事件增多、增强,相对于自治区气象防灾减灾需求和国内外气候预测技术的发展,宁夏气候预测技术仍存在较大差距。一是外强迫信号对宁夏气候异常的影响机理研究不够深入,需要进一步深入研究。气候变暖使得外强迫因子发生突变,其对宁夏气候异常的影响也发生了相应变化,相关机理和预测指标有待进一步完善。二是气候模式在宁夏格点稀少,预测结果不稳定。大部分气候模式在宁夏仅有46个格点,且各模式之间
5、预测结果差异大,对宁夏延伸期、月、季重要天气过程预测能力不足。三是气候模式解释应用技术薄弱,多模式集成技术还未建立。宁夏仅采用MOS方法对DERF2.0和美国CFS模式产品进行了解释应用,虽然预测效果较解释应用前有一定程度提高,但仍不能满足业务需求。四是气候预测客观化程度不高,客观化、智能化订正技术缺乏,气候预测质量不稳定。客观化、智能化气候预测方法处于起步阶段。气候预测业务仍以预报员主观预报为主,受预报员能力、经验影响大。五是宁夏智能化气候预测业务系统尚未完全建立。气候预测业务产品制作生成主要以半自动化业务软件统计分析和预报员人工制作为主,不能满足气候预测业务需要。六是气候预测产品还不能满足
6、经济社会发展需求。延伸期的智能网格预报、年预测等缺乏技术支撑,从延伸期到年的无缝隙预测业务还未完全建立。(二)需求分析随着我国经济的高速发展,人民生活水平的不断提高,对短期气候预测精准度也提出了越来越高的要求。一是全面建成小康社会、脱贫富民和生态立区战略,建设黄河流域生态保护和高质量发展先行区,以及新时代人民群众日益增长的美好生活需要对气候预测专业化、个性化、稳定性提出了新要求,特别是各行各业对加快发展基于影响的气候预测服务和提升气候预测服务精细化水平提出了更为迫切的需求。二是气象科技迅速发展,气候预测方法推陈出新,对宁夏气候预测技术发展提出了新思路。三是信息技术快速发展为转变气候预测技术发展
7、方式增添了新动力。信息化已成为社会变革的强大推动力,大数据、人工智能、机器学习等现代信息技术的发展和应用,为创新气候预测技术发展提供了新方法。四是全面推进更高水平的宁夏特色气象现代化,发展从延伸期到年的无缝隙、全覆盖、精准化、智慧型气候预测业务,对全面深入发展气候预测技术提出了新目标。五是构建以数据为主线的观测、预报、服务全链条集约贯通的业务流程,推进基层气候服务业务,对气候预测技术提出了新标准。面对新形势和新要求,需要科学谋划新时代宁夏气候预测技术体系。二、指导思想、基本原则和总体框架(一)指导思想按照“监测精密、预报精准、服务精细”的总要求,坚持继承和创新相结合的发展理念,面向自治区经济社
8、会发展需求,以气候业务现代化建设为核心,突出强化最新预测理论技术的基础支撑作用,以提升气候预测准确率和稳定性为主线,大力推进宁夏气候预测技术体系建设,着力加强气候预测机理和方法研究,重点突破关键核心技术,为宁夏气候业务现代化建设提供强大的理论技术方法支撑。(二)基本原则把握需求,传承创新。围绕地方政府对气候预测业务服务的需求,继承宁夏已有的各种气候预测技术方法,重视科学创新和新技术应用,学习了解国内外最新气候预测理论和技术方法,明确宁夏气候预测技术体系未来的发展方向和主要任务,在气候预测技术体系建设上实现跨越式发展,为宁夏气候预测业务发展提供有力的科技支撑。集中资源,集约发展。统筹现有各类科技
9、、人力资源,按照一体化布局思路,系统谋划宁夏气候预测技术体系建设发展,加强气候预测机理成因、国内外先进预测技术方法本地化应用研究,强化宁夏已有预测方法的改进完善与新预测技术方法创新,着力解决制约宁夏气候预测技术发展的核心科技问题。集智聚力,开放合作。以宁夏气候预测技术体系建设为导向,着力发挥人才第一资源作用,深化与国家级业务单位、区内外高校和研究院所间的合作交流,为宁夏气候预测技术体系建设发展提供强有力的科技支撑。(三)总体框架按照宁夏气象局智能化综合气象业务服务平台总体规划、目标和原则,宁夏智能化气候综合业务系统从宁夏气象综合数据库(基础数据库)获取宁夏气象站点历史、实时观测数据,中国气象局
10、气象数据中心(CRA40)、美国国家环境预测中心(NCEP)、欧洲中期天气预报中心(ECWMF)等再分析资料,国内外气候监测、模式预测产品,地形地貌等基础信息、自然灾害隐患点、社会经济等数据;通过其中的智能化气候监测评价、智能化气候预测和智能化气象灾害风险影响评估三个子系统中集成的各种气候监测评价、气候预图1 宁夏气候业务总体布局测和气象灾害风险影响评估技术方法模块的加工处理,生成各类气候监测评价、气候预测、气象灾害风险评估等业务产品,按照统一业务产品数据规范存入宁夏气象综合数据库(业务产品库);宁夏气象科学研究所、宁夏气象服务中心、各市县气象局的农业气象、决策服务、市县级业务服务系统通过宁夏
11、气象综合数据库(业务产品库)提供的标准数据接口取得各类气候业务产品和数据,以满足区市县不同的气候业务服务需求(图1)。图2 宁夏气候预测技术体系总体框架在继承本地特色成熟气候预测技术方法的基础上,加强宁夏气候异常成因机理研究,优化完善气候预测指标模型;发展基于海温、积雪等外强迫因子的具有物理意义的统计预测技术;基于BCC、CFS等国内外气候模式产品,开展组合降尺度、多模式集合、机器学习和人工智能等解释应用技术研究,发展完善宁夏从延伸期(1130天)到月、次季节(3090天)、季节、年时间尺度的动力统计、多模式集合的气候预测技术;针对各类预测产品,完善科学化、标准化、客观化、定量化的检验评估方法
12、;构建以统计方法为基础,气候模式解释应用技术为核心,多模式集合、动力统计释用相结合的气候预测技术体系(图2),促进气候预测业务向无缝隙、精准化、智慧型方向发展。三、发展目标(一)总体目标到2025年,基于国家级指导预报和数值预报产品,建立宁夏客观化延伸期预测技术,实现延伸期5km网格预测产品的智能制作与发布;发展以物理统计预测方法为基础,气候模式解释应用方法为核心,多模式集合与动力统计释用相结合的气候预测技术,建立月、次季节、季节、年气温和降水趋势、重要天气过程、专题、关键农事期气候趋势等客观化定量预测技术,实现逐旬(侯)滚动的月30km气温和降水趋势网格预测,逐月滚动的季节30km气象要素趋
13、势网格预测、精细到县的年气象要素趋势预测,提供各类专项气候趋势预测产品。最终建成“预测质量稳定、科技支撑有力、系统平台智能”的从延伸期到年时间尺度的宁夏无缝隙气候预测技术体系,提升气候预测准确率和稳定性,气候预测整体实力达到我国西部地区先进水平,为防灾减灾、水资源保护、生态系统恢复和改善做出贡献,基本满足建设经济繁荣民族团结环境优美人民富裕的美丽新宁夏对气象保障的要求。(二)阶段性目标20202022年,继续完善提升延伸期过程预测技术,开展宁夏延伸期天气过程演变机理和可预报性问题研究,建立延伸期动力与统计相结合的预测技术;优化宁夏月、季尺度气候预测指标库和预测模型,建立动力统计相结合的季节预测
14、技术,实现逐旬(侯)滚动的月气温和降水趋势预测;开展BCC模式年预测产品检验评估及解释应用技术研发,实现逐月滚动的未来112个月气温、降水趋势预测,初步建成适合宁夏的气候预测技术体系。月气候趋势预测准确率较近五年平均质量提高3%5%。20232025年,建立延伸期重要天气过程关键因子智能遴选、客观化检验评估、智能预测关键技术,实现延伸期5km网格预测产品的智能制作与发布;评估不同模式对宁夏月气温和降水的预测能力,建立动力与统计相结合的月多模式集合预测技术和多模式集合统计降尺度释用技术,检验评估技术;建立基于模式年预测产品的季节、年尺度的动力与统计相结合的释用技术;实现滚动更新的月和季节30km
15、、年到县的气象要素格点化预测,提供各类专项气候趋势预测产品。建立宁夏延伸期月次季节季节年尺度预测技术体系,实现从延伸期到年的气候预测产品智能制作,为无缝隙、精准化、智慧型的宁夏现代气候预测业务提供有力的技术支撑。四、技术体系宁夏短期气候预测技术包括从延伸期到月、次季节、季节、年的时间尺度上无缝隙的气温、降水等气象要素,强降水、高温、强降温、连阴雨等重要天气过程,干旱、沙尘暴、春季首场透雨、霜冻,以及关键农事期气候趋势等预测技术。(一)延伸期预测技术1.技术框架在现有延伸期预测技术基础上,依托CRA40、NCEP、ECMWF、Hadley等再分析数据,大气环流、海温、积雪海冰等指数,宁夏气象站点
16、历史、实时观测数据,以及国家气候中心下发的BCC、CFS等气候模式预测产品,开展宁夏延伸期天气演变机理和可预报性问题研究;完善宁夏现有150天韵律延伸期过程预测方法,优先发展BCC等多模式产品误差订正、格点预报技术,研发具有宁夏特色的延伸期要素与重要天气过程概率预报、检验评估技术;重点研发宁夏重要天图3 宁夏延伸期预测技术框架气过程关键因子智能遴选、客观化检验评估、预报误差订正技术;发展基于神经网络、深度学习算法的宁夏延伸期智能预测关键技术;最终实现延伸期5km网格预测产品的智能制作与发布(图3)。2.现有技术物理统计预测技术:根据大气低频的原理,引进并建立了宁夏150天韵律延伸期重要天气过程
17、预测方法;基于对流层、平流层典型大气环流场与宁夏延伸期重要天气过程的统计关系,建立了春季强降温、59月强降水过程统计预测概念模型;在已有印度洋、热带太平洋关键海区与宁夏关键时段降水关系研究成果的基础上,初步建立了基于前期海温的宁夏月内强降水过程预测模型。模式解释应用技术:基于宁夏历史降水、气温观测资料与气候模式历史回算数据之间的统计结果,构建了宁夏BCC、CFS模式预测产品误差估计、误差订正方法,引进建立了精细化到县的宁夏1130天重要天气过程预测模型与技术方法。3.需要完善和发展的技术(1)延伸期可预报性问题研究重点采用经验正交分解等方法,研究数值模式产品在宁夏地区延伸期预测误差时空分布特征
18、和规律,并进行归因分析,提取可预报信息。利用相关分析、数值模拟相结合的方法,分析诊断宁夏延伸期气象要素、重要天气过程变化与ENSO、海温、土壤湿度、中高纬度积雪、中高纬度大气环流系统等的相互关系,研究外强迫因子、中高纬度大气环流季节内变率对宁夏强降水、强降温等重要天气过程的影响机制,为宁夏延伸期预测技术发展提供理论支持。(2)延伸期动力与统计预测技术模式解释应用技术:发展基于BCC和CFS模式预测产品的宁夏强降水、强降温、连阴雨等重要天气过程降尺度方法;重点利用宁夏站点历史观测资料和BCC模式预测产品,发展基于滑动误差订正法和空间误差逐步订正法的宁夏延伸期格点预测技术,建立滚动更新的动力与统计
19、相结合的延伸期降水、气温等要素网格预测技术。按照由历史相似信息对模式预测误差进行预报的思路,探索发展新的BCC等多模式预测产品误差订正技术。概率预报与检验评估技术:重点采用Zs、Cs等检验评估方法,开展宁夏延伸期气象要素、重要天气过程预测检验评估;采用贝叶斯模式平均方法,研发基于BCC、CFS模式预报产品的宁夏延伸期气象要素和重要天气过程概率预报技术;完善宁夏延伸期数值模式解释应用预测产品检验评估技术。物理统计预测技术:发展完善宁夏已有150天韵律延伸期重要天气过程预测方法,采用旋转正交分解、聚类分析方法,发展宁夏降水、气温场客观化分区技术;根据遥相关理论方法,建立与极区、欧洲上游和北大西洋低
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 宁夏 气候 预测 技术 体系 建设 方案
限制150内