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气象雷达发展专项规划(2017-20年)内容是什么?

归档日期:07-09       文本归类:防雷达伪装网      文章编辑:爱尚语录

  气象雷达是用于探测大气中的各种天气现象和气象要素的大气遥感探测设备,包括天气雷达(一般指测降水雷达)和风廓线雷达等大气垂直廓线探测新型雷达。气象雷达在各种天气过程的快速监测中显示出了不可替代的作用,受到世界上大多数国家和包括世界气象组织在内的相关国际组织的高度重视。我国是气象灾害频发的国家,气象灾害对经济建设和人民生活造成的损害和影响与日俱增,严重影响了我国的可持续发展水平。党的十八大提出要加强防灾减灾体系建设、提高气象灾害防御能力,《中华人民共和国气象法》、《气象灾害防御条例》、《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》、《国务院关于加快气象事业发展的若干意见》、《全国气象发展“十三五”规划》、《国家气象灾害防御规划(2009-2020年)》、《全国人工影响天气发展规划(2014-2020年)》、《海洋气象发展规划(2016-2025年)》、《全国气象现代化发展纲要(2015-2030年)》均对气象雷达建设提出了更高的要求。

  我国从上世纪90年代后期开始建设的新一代天气雷达网,在灾害性天气监测和预警服务方面发挥了重要作用,同时带动了全国气象雷达产业、技术和人才的快速发展,取得了突出的社会经济效益。但与美国、欧洲等西方发达国家相比,我国气象雷达建设在技术的可持续发展、雷达探测精细化、数据共享、应用、保障及培训等方面存在一定的差距,不能完全满足防灾减灾、经济建设、生态文明建设和国防安全等多方面的需求。根据国家发展改革委对专项规划编制的要求,中国气象局完成了《气象雷达发展专项规划(2017-2020年)》(以下简称《规划》)的编写工作。在《规划》的编制过程中,中国气象局召开了专家论证会听取专家意见,并征求了水利部、民航总局、新疆生产建设兵团等部门的意见;国家发展改革委委托中国国际工程咨询公司进行了评估。中国气象局根据各方面意见对《规划》进行了修改完善,并与相关专项规划进行了衔接。《规划》总结了国内气象雷达发展现状、国外发展趋势,分析了我国气象雷达发展存在的问题和建设需求,明确了气象雷达的发展目标和总体布局,提出了建设任务,对气象雷达实现全行业共建共用共享做了安排,是“十三五”期间全国全行业气象雷达发展建设的基本依据。

  新一代天气雷达以其高时空分辨率、及时准确的遥感探测能力成为灾害性天气,特别是中小尺度灾害性天气监测预警等方面极为有效的工具。截至2016年底已经完成了全国233部新一代天气雷达建设,包括《天气雷达近期发展规划(2005-2010年)》中的158部雷达、《新一代天气雷达建设增补站点布局方案》中的58部雷达、1部中国气象局国家级应急保障雷达、《黑瞎子岛保护与开放开发总体规划》中1部黑瞎子岛雷达、《海洋气象发展规划(2016-2025年)》中1部嵊泗雷达、《甘肃“两江一水”区域综合治理规划》中的1部陇南雷达、山洪地质灾害防治气象保障工程中的锡林浩特、绥化、宿迁、临安、湘潭、巴中、曲靖、临沧共8部雷达、青海湖流域人工增雨工程中的1部海南雷达、《芦山地震灾后恢复重建总体规划》中的1部雅安雷达,以及气象监测与灾害预警工程中的重庆、广东、甘肃3部省级应急保障雷达。近地面1km的覆盖范围是评价天气雷达观测能力的一个重要指标。目前我国天气雷达近地面1km的覆盖范围约220万平方公里(详见附件2),中东部地区单点雷达站间距一般在150-200km左右,西部地区单点雷达站间距为250-300km左右。新一代天气雷达在突发灾害性天气、极端气候事件、生态环境、交通安全保障以及云水资源利用等方面发挥了重要的作用。

  由于新一代天气雷达存在很多探测盲区,而X波段天气雷达因为体积小、低成本、功能完善、性能稳定,可利用其方便移动的优势布局在探测盲区或容易产生小尺度灾害性天气过程的地方,是新一代天气雷达组网的良好补充。截至2016年底,中国气象局统筹建设的的X波段天气雷达共有42部,由地方自主建设的X波段天气雷达约200部,X波段天气雷达在重大活动和气象灾害的应急保障,及人工影响天气等方面发挥了重要作用。

  双偏振天气雷达与目前常用的单偏振天气雷达相比,能够获取降水粒子的形状、尺寸大小、相态分布、空间取向以及降水类型等更为详细的信息,有助于提高预报的准确性、定量估测降水的精度和雷达探测数据的质控能力。目前气象部门已经在上海、厦门和广州等地完成了3部天气雷达的双偏振升级改造,开展了双偏振雷达业务应用试验,对双偏振雷达探测能力及业务运行情况进行评估,确定双偏振雷达的业务体制、定标方法和技术标准。相控阵雷达是采用电扫描技术的天气雷达,能够更快更完整地监测天气系统的发展过程,可在1分钟内完成一次体扫,而目前的多普勒天气雷达均采用机械扫描方式进行观测,完成一次体扫需要6分钟左右。目前,我国已经开展了S波段、X波段相控阵雷达试验平台的建设,并对相控阵天气雷达探测理论和模型进行了初步研究。

  风廓线雷达是用于探测大气风场廓线部风廓线雷达投入组网运行,相对集中在京津冀、长三角、珠三角等重点区域,其关键技术指标已经达到世界先进水平,提供了高时空分辨率的风场产品,并在气象预报业务中得到应用,提高了短时预报的质量,也为灾害性天气、雾霾天气预报提供有力支撑。

  ——提高了短时临近预报的准确率和时效性,推动了雷达产品业务软件的开发和应用

  天气雷达的建设明显改善了台风、暴雨和强对流等灾害性天气的监测能力和预报准确性,其业务化应用使短时临近预报的准确率在现有基础上提高了3%-5%,时效提高几十分钟至数小时,显著提高了短临预报的效益,极大减少了灾害性天气带来的经济损失,同时,天气雷达在人工影响天气业务,以及北京奥运会、上海世博会、南京青奥会、神舟飞船发射和回收等重大活动气象保障服务中发挥了不可替代的作用。风廓线雷达能够提供风场演变信息,为灾害性天气监测、预报、航空安全和航线选择提供了依据。

  天气雷达网的建设推动了我国气象业务软件的自主研发及相关行业的发展,其中新一代天气雷达建设业务软件系统(ROSE1.0),能够提供39种气象应用产品,灾害天气短时临近预报预警系统(SWAN1.6)能生成雷达拼图产品,并能将雷达观测数据与其它观测数据融合,计算山洪沟、中小河流面雨量及地质隐患点雨量,生成风险等级产品,为临近预报业务提供了技术支撑。

  天气雷达资料已初步应用于数值预报业务,天气雷达、风廓线雷达资料已试用在国家级和华北、华东等区域气象中心的数值预报系统中,使0-6小时中雨预报准确率提升近10%。基于天气雷达探测产品的临近预报制作与发布,初步提供了协同运行决策、大面积航班延误响应机制决策气象服务产品。天气雷达的探测产品,提升了防汛防台风工作中的实时监测能力和航空预警预报的准确率。

  “十一五”至“十二五”期间,建成了全国新一代天气雷达信息共享平台和雷达数据同城交换系统,使天气雷达观测资料的处理、存储和共享服务能力得到了较大提高。目前,通过同城交换系统向军队、水利、民航、兵团和农垦等行业用户实时提供全国所有雷达单站产品和拼图产品,以及部分雷达站的基数据。全国新一代天气雷达信息共享平台已形成了规范统一的数据格式,具备了20种雷达数据产品和4种组网产品的共享服务能力。

  气象行业出台了一系列关于气象雷达的技术标准和规章制度,包括《新一代天气雷达选址规定》(QX/T 100-2009)、《气象探测环境保护规范 天气雷达站》(GB 31223-2014)、《新一代天气雷达站防雷技术规范》(QX/T 2-2016)、《风廓线雷达站防雷技术规范》(QX/T 162-2012)、《风廓线雷达信号处理规范》(QX/T 78-2007)和《X波段数字化天气雷达》(QX/T 348-2016)等,确保了雷达网布局合理、运行稳定及产品使用有效;实现了天气雷达运行状态及数据共享服务监控;初步建成了国家级天气雷达测试保障平台;建立了“两级管理、三级保障”的雷达保障模式,由气象部门的国家级和省级业务管理单位负责雷达建设、运行和保障等业务工作的管理,由国家级、省级和台站级天气雷达保障部门负责雷达的运行监控、维护维修、备件供应等保障业务工作。

  全面开展了新一代天气雷达产品应用培训,先后举办45期天气雷达产品应用培训班;初步开展了新一代天气雷达机务保障培训;建设了新一代天气雷达产品应用的实习实训环境;编制了新一代天气雷达产品应用培训教材和课件,《多普勒天气雷达原理与业务应用》等品牌教材已得到广泛应用。

  新一代天气雷达网的大规模建设和高效应用,直接推动了国内气象雷达产业的快速发展。据初步统计,天气雷达的研制生产企业已达十余家,风廓线雷达等新型雷达生产企业也逐渐呈现出产业规模。从新一代天气雷达网开始建设以来,气象雷达产业的规模和产值不断增加,带动了与气象雷达相关的硬件、软件等加工制造业的发展,并带动了雷达人才的发展和就业的扩大。

  更重要的是,新一代天气雷达网的全面建设促进了国内雷达研究制造单位在雷达技术、关键器件和软件开发等方面的进步和发展,如在频率综合器、速调管、发射机技术和数据质控及产品算法等方面。气象雷达的观测扫描技术、信号处理算法和软硬件设计理念等在国防建设中也得到了广泛的应用,同时,推动了气象雷达在林业、民航、海洋等领域的应用,初步形成了能够满足不同领域多种需求的气象雷达产业。

  代表国外气象雷达发展趋势的主要有两个区域,一个是美国,其天气雷达网的软硬件高度统一;另一个是欧洲,由于成员国众多,形成了多雷达型号和多处理软件的发展模式,通过对雷达的关键技术和质控方法制订严格的标准,最终达到了数据质量的统一。目前,美欧等地的发达国家已完成或正在实施全国天气雷达网的双偏振技术改造,并开展了相控阵雷达、风廓线雷达和云、气溶胶等大气垂直廓线探测新型雷达的研制和业务化应用工作。

  国外气象雷达的整体发展趋势有以下几个特点:一是从单偏振探测向双偏振探测发展、从低时空分辨率探测向高时空分辨率探测发展、从单一降水粒子探测向全天气变化过程综合探测发展、从地基观测向天空地联合观测发展;二是严格控制资料质量,从单一资料应用向综合应用发展;三是气象雷达资料、频率等资源实现全面共享,资料服务时效不断提高;四是实现雷达保障集约化发展,形成高效运行的保障机制;五是建立科学的、先行于业务的培训体系;六是推进技术创新,实现雷达技术的可持续发展。具体包括:

  美国已完成全国天气雷达网的双偏振技术改造并投入业务化应用,在降水类型识别、定量估测降水、资料质控等方面比单偏振雷达有显著优势,为灾害性天气监测预警、人工影响天气和科学研究提供了更为准确的天气实况,进一步提高短时临近预报预警水平。

  美国天气雷达近地面1km高度的覆盖范围可达到陆地面积的35%,能够有效监测对流性天气发生、发展前期的气象条件,提升低空飞行气象保障能力,提高定量降水估测精度;美国已经建立了相控阵雷达试验平台,可以使扫描和资料收集时间由6分钟降至1分钟以内,提高资料的时间分辨率,处理迅速演变的天气事件;美欧等发达国家已在大气和环境探测中使用机载气象雷达探测技术,可探测灾害性天气系统的三维结构,进一步提升业务预报能力;美国和日本联合研制了星载测雨雷达,提高了对全球降水的监测能力;美欧和日本等也开展了雨量雷达的研制和应用。

  利用天气雷达、风廓线雷达、微波辐射计和云、气溶胶等大气垂直廓线探测新型雷达,实现从晴空大气到云的微物理过程再到降水的全天气过程综合探测,提高天气预报的准确性。美欧已经建成风廓线雷达网,使用毫米波云雷达探测云的物理结构,使用机载激光雷达开展了气溶胶、三维风场探测,美国成功发射了星载激光雷达开展全球气溶胶探测,欧洲空间局研制出全球第一台星载多普勒测风激光雷达准备开展全球风场探测。

  美欧等发达国家在气象雷达网建设的同时,也很注重资料质量控制,采用统一的定标标准和质控标准,建立了完备的资料质量控制系统,通过雷达资料同化有效提高了0-6小时数值预报准确率。如美国、英国等实现了大规模组网天气雷达反射率和径向风的高分辨率数值预报业务同化应用。风廓线雷达资料已经在美国、欧洲和日本等国家中广泛业务应用,使美国的龙卷风、雷暴、暴雨的预警时间提前了14%,强天气监测和预报准确率提高了13%,3小时风的预报准确率提高了20%。

  美国商务部、国防部和联邦航空管理局共同组建天气雷达观测网,雷达观测数据和反演产品可多部门实时共享。基于欧洲气象业务网,欧洲协调实现了31个成员国、200多部雷达资料的行业共享。美国也正在协调全国气象行业雷达频率资源的集约化使用,提高使用效率。

  雷达保障体系的建设以美国天气雷达网最具代表性,由雷达运行中心、设备维修中心和装备供应保障支持中心共同支撑起雷达的运行监控、远程技术支持、维护维修、备件供应与寿命跟踪技术及软硬件技术升级改造的雷达综合保障工作。

  美国坚持先培训后业务运行的现代培训理念,气象、民航和国土防御等多部门业务人员的轮训在天气雷达网建成前全部完成;其培训机构配有气象雷达业务使用的全部仪器设备,并建有用于培训的故障排除个例库和雷达资料库;通过建立科学有效的雷达业务人员培训方案,提升受训人员专业水平。据统计,近90%的设备故障由雷达站技术人员自行解决。

  美国建立了天气雷达、云雷达等多种气象雷达试验平台,协同气象部门、高校、科研院所和雷达厂家,开展新技术研究工作,促进研究成果快速应用于气象业务,形成了气象雷达可持续发展体系。

  我国气象雷达网建设已经取得长足进步,但是与美国、欧洲等西方发达国家相比,在建设中没能完全调动全社会的力量参与,在技术的可持续发展、雷达探测能力、质量控制、数据共享、应用、保障及培训等方面也存在一定的差距,不能完全满足防灾减灾、经济建设、生态文明建设和国防安全等多方面的需求,主要体现在:

  一是覆盖率不足。经过近二十年的发展,我国已经建成基本覆盖全国人口密集区的天气雷达网,但由于我国地形复杂,新一代天气雷达网近地面1km高度仅有20%左右的探测覆盖率,对山区、城市等特殊地形区和关键区的暴雨探测时空分辨率不足,对中小尺度天气的监测能力不足。二是探测精细化程度不高,不能准确识别降水类型,也难以精确探测灾害性天气系统的内部结构。三是气象雷达探测手段单一,业务上使用的主要是探测降水的天气雷达,而用于高空大气参数垂直探测的其他气象雷达尚没有业务应用。

  一是我国天气雷达和风廓线雷达产品部分质控算法还处于起步阶段,质控业务体系尚未完善,业务应用能力明显不足。二是现有雷达数据产品精度不够、组网产品种类不全、数值预报应用技术不完善,不能完全满足气象预报、航空安全、流域降水预警监测等需求。

  一是现有全国新一代天气雷达信息共享平台在数据存储和处理能力方面仍有不足,不能满足行业间气象雷达基数据和产品的全面共享需求。二是随着信息技术的发展,急需对新一代天气雷达信息共享平台进行技术升级,以提高雷达数据共享服务时效。三是天气雷达周边工作在同一频点的其他用频设备发射的电磁波,对该雷达观测数据所产生的同频干扰问题严重,影响雷达数据质量,需要提高雷达频率资源共享能力。

  一是我国国家级气象雷达测试保障平台需要进一步完善,省级天气雷达测试保障平台需要增补完善,以满足气象雷达保障需求。二是气象雷达保障信息化平台尚未完全建成,需要进一步提高气象雷达业务监控能力,实现对雷达运行参数和数据共享的全面监控及远程交互能力,建立满足全行业雷达供应、运行、维护保障、技术支持和设备动态管理的业务系统。

  一是培训先于业务的发展理念尚未完全建立,雷达从业人员的业务水平不能满足全行业雷达正常运行的需求。二是雷达机务实习实训环境缺乏,雷达故障资料数据库尚不健全;雷达资料应用人员的培训不能满足人才队伍的更新和发展。三是雷达教学辅助设备及个例库建设难以满足气象行业相关人员的培训需求,阻碍了气象行业雷达建设效益的有效发挥。

  我国气象雷达发展体系中的研制阶段与国外差距较大,“边研制、边建设”的模式导致新设备和新技术在业务应用前不能进行充分的试验和论证,应用效益不能及时充分发挥,新旧技术应用不能有效传承延续,且缺乏综合的气象雷达试验技术支撑平台,气象雷达新技术的研制能力不够,不能有效推动新技术研究和业务推广应用,无法形成可持续发展体系。

  随着经济社会的快速发展和人民生活水平的不断提高,气象灾害造成的经济损失和社会影响越来越大,气象灾害的社会敏感性越来越高,气象监测预报对气象雷达发展提出了更加迫切的需求。同时,新一轮科技革命和产业变革不断兴起,极大推进信息技术创新应用的快速深化,也进一步推动了雷达等大型技术装备的高效应用,为气象雷达发展提供更加有力的支撑。

  进一步增强气象观测能力的迫切需求。一是已建新一代天气雷达网基本覆盖全国主要经济发达区、气候敏感区、灾害频发区和国家重大经济战略发展区域,观测能力较十年前大幅提升,但在上述关键区域雷达对灾害性天气过程的发展前期观测能力不足且存在盲区,山洪、泥石流等灾害频次增加、范围扩大,对加密布设气象雷达提出迫切需求。二是已建新一代天气雷达全部是单偏振雷达,无法对降水类型进行识别,不能准确识别非降水回波,因此在降水类型识别和非气象回波的滤除方面能力不足,定量估测降水的精度不高。而双偏振雷达可有效解决上述问题,其在提高定量估测降水精度、识别冰雹并确定冰雹的大小、区分冬季降水类型、识别风暴中的闪电活动、确定飞机结冰条件、提高天气预报准确率等方面具有广泛的应用,而且国内多家单位具备了生产双偏振天气雷达的能力,技术较成熟,气象部门也已开展了双偏振雷达业务应用试验,具备了业务建设应用基础。三是天气雷达主要是用于降水粒子的观测,对晴空大气和云的观测能力不足,无法为气象预报提供高精度的连续观测数据。因此,为了进一步增强气象观测能力,满足天气预报、航空航天、国防军事、林业生态、水利水文等行业对气象保障的需求,迫切需要提升天气雷达探测能力,扩展气象雷达种类。

  进一步推动数据质量和业务应用能力发展的迫切需求。为了更有效发挥气象雷达的应用效益,迫切需要升级雷达数据采集、处理及应用环节的质量控制能力,逐步提高雷达观测数据质量。随着双偏振雷达和其他新型雷达的逐步建设,迫切需要拓展业务应用系统,升级雷达业务应用软件和技术,满足气象雷达行业需求。

  进一步提升资源共享能力的迫切需求。随着气象雷达在全国气象行业的广泛应用,雷达数据传输时效、存储能力和共享范围的要求越来越高,雷达频率资源愈加紧张,限制了国家投资效益的充分发挥,迫切需要加强雷达数据共享能力建设,协调频率资源集约化应用,使雷达建设效益最大化。

  进一步完善保障体系,加强专业队伍建设的迫切需求。随着投入业务运行的雷达种类和数量的不断增加,迫切需要提高雷达保障能力,适应全行业雷达业务稳定运行的需求。雷达新技术新成果的不断更新对从业人员提出了新要求,迫切需要完善雷达培训能力,为雷达专业人才队伍建设提供保障。

  建立可持续发展体系的迫切需求。为使气象雷达的应用效益得到更好的发挥,使雷达新设备和新技术在业务应用前可以进行充分的试验和验证,提高成果转化率,迫切需要建设综合的气象雷达试验技术支撑平台,形成气象雷达可持续发展。

  深入贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念,坚持稳中求进、提质提效的工作总基调,紧贴经济发展新常态,紧跟科技发展新步伐,完善国家天气雷达网的建设,同时兼顾重点领域的需求,全面提升我国气象雷达的发展水平,注重转变发展方式,统筹、集约、高效谋划雷达建设布局,加强业务应用能力建设,形成气象雷达可持续发展体系,提高短临预报的准确率和时效性,提升雷达数据质量及共享服务能力。

  坚持需求牵引、科学发展。以加强灾害性天气监测预警能力、提升短临预报的服务能力为核心,确保先进技术在气象雷达业务中的高效快速应用,形成气象雷达的可持续发展体系。

  坚持开放合作、统筹集约。以气象雷达服务于国民经济建设为出发点,依托大数据、云计算、移动互联等现代信息技术,为气象预报、航空航天、国防军事、林业生态、水利水文等用户提供气象雷达数据和信息的共享服务,按照统一规划、科学布局、分部门实施和资源共享的原则,开展建设,力求实现试验基地、频率资源等方面的统筹集约,有力推进防灾减灾体系协调发展。

  坚持突出重点、效益优先。以完善气象雷达网、提高资料应用水平、优化保障培训体系为重点,满足各行业对灾害性天气及次生灾害监测预警等的需求,提升气象雷达在防灾减灾、国民经济建设和国防安全服务中的整体效益。

  考虑到目前我国气象雷达新技术的研制能力不足,不能有效推动新技术研究和业务推广应用,无法促进气象雷达可持续发展,在借鉴中国航天人创立的航天事业发展理念和国外气象雷达发展的先进思想的基础上,结合我国气象雷达自身发展的特点,中国气象局提出了 “预研—研制—生产—建设—应用”——“五个阶段一体化”的可持续发展的气象雷达发展体系模式。这一发展模式旨在推动气象雷达科学合理、可持续地发展,形成利用社会各行各业的力量推动气象雷达发展的格局。气象雷达在不同发展阶段有不同的关注重点和目标,在不同阶段各个部门应当发挥不同的作用。“五个阶段”的具体特点如下:

  预研阶段:重点是注重创新,即要注重观测仪器、观测装备、观测方法和观测技术的创新,该阶段主要成果标志就是科学原理样机,把“理论”学说变成现实“雏型”。在此阶段,主体是大学、研究所和企业,需充分发挥其创新和主导作用。

  研制阶段:是气象仪器与装备的理论成果转化的重要阶段,即从科学原理样机向工程化样机转化,主要成果标志就是实现工程样机。在此阶段通过长期的试验对工程样机持续地改进提高,并建立起与工程样机相配套的技术标准、观测方法、质控方法和业务流程,支撑这一阶段工作的基础是建立“综合试验基地”。在此阶段,主体是用户单位、研究单位和生产企业,“三位一体”共同开发。

  生产阶段:重点是注重提高,改进生产工艺流程,提高性价比,主要成果标志是“稳定性、可靠性、一致性”的批量装备。在此阶段,主体是企业,用户单位全过程监督。

  建设阶段:重点是注重气象仪器与装备的科学合理布局,以有限规模的观测网获得最大的有价值信息。主要成果标志是科学合理的运行环境,包括观测的净空环境,电磁环境,通信和防雷电等环境,以确保建设后的气象雷达网能够获得高质量的信息。在此阶段,主体是用户单位,企业全程参与。

  应用阶段:重点是防灾减灾,效益发挥。主要成果标志是气象雷达资源共享能力提高,包括无线电频率资源,观测数据资源,观测平台、测试支撑保障平台和培训平台资源的全方位共享能力提高。同时提高针对不同行业需求的产品开发,提高在短临天气预报和数值模式中的同化能力是应用一代要解决的关键问题。在此阶段,主体是各用户部门。

  健全完善现有天气雷达观测系统,兼顾重点领域的需求,强化标准,提升效益,充分用好现有雷达设备,处理好建设、维持与效益的关系,进一步提高雷达观测准确率、时效性和系统稳定性,充分发挥应用效益,同时,逐步推广应用成熟的气象雷达新技术,初步形成适应需求、功能完善、技术先进、保障有力,集观测、应用和共享为一体的中国气象雷达体系。

  (1)进一步提升我国天气雷达观测能力,使全国近地面1km高度的雷达探测覆盖范围在原有基础上提高约20%,定量估测降水精度提高到80%。

  (2)完善现有天气雷达数据共享系统,提高数据共享能力,实现全行业基数据和产品共享,实现基数据实时共享。

  (3)完善天气雷达资料的应用和服务能力,实现雷达资料在数值预报中业务同化应用,提高降水短临数值预报技巧10%以上,提高精细化预报、短临预报能力及重要流域降水量的预报精度,同时提高风切变、下击暴流等灾害性天气的监测能力。

  (4)完善气象雷达保障业务体系,完善国家级气象雷达和省级天气雷达测试保障平台,增强雷达保障能力,提高雷达维修时效,充分发挥雷达整体效益。

  (5)完善天气雷达培训体系,建设和完善雷达实习实训环境,开展雷达机务、质控和数据应用培训,有效提升气象行业雷达人才队伍的综合素质。

  (6)建设气象雷达综合试验技术支撑平台,开展双偏振天气雷达、相控阵雷达和机载气象雷达等新技术研究,并开展风廓线雷达、激光雷达、毫米波雷达等大气垂直廓线探测新型气象雷达的技术应用试验,实现气象雷达技术的可持续发展。

  到2020年,全国新一代天气雷达网进一步优化完善,其中东部和东南沿海的关键区域基本由双偏振新一代天气雷达网覆盖,并使用X波段天气雷达对新一代天气雷达网的探测盲区进行补充观测;开展新型气象雷达的技术研究、业务观测和应用试验,初步建立可持续的气象雷达发展体系。气象雷达网的建设将显著提高天气预报服务的准确率,满足国防和国家重大战略实施的气象保障需求。

  气象雷达观测系统布局:在气象服务重点区、灾害天气频发区、东南沿海和“一带一路”等地区,增补建设双偏振新一代天气雷达;在其他重点区域的观测盲区增补建设X波段天气雷达。以腾冲至漠河一线为界,以东以S波段雷达为主、以西以X波段雷达为主,弥补天气雷达观测盲区。

  气象雷达资料应用系统布局:根据雷达数据的特点,数据质控业务按照雷达数据采集、处理和应用三个环节进行布局;根据各行业气象业务重点和数据共享需求,业务应用系统和数据共享系统按照国家级、省级(区域、流域)进行布局。

  气象雷达保障体系布局:按照“两级管理、三级保障”的天气雷达保障模式,进一步扩充国家级气象雷达测试保障平台的规模和功能,补充建设省级天气雷达测试保障平台,建立国家-省级一体化保障信息化平台,满足气象行业的保障需求。

  气象雷达培训体系布局:依托现有培训基础,继续完善北京地区雷达培训的软硬件教学环境,开展雷达机务和产品应用的示范性培训及师资培训;紧跟雷达业务发展,建立和完善天津、四川和新疆等雷达机务培训实习实训分基地;根据雷达产品应用需求,在河北、湖北、四川完善雷达产品应用培训基地,形成统一布局、层次分明的雷达培训体系。

  气象雷达试验基地建设及新技术试验布局:在北京建立国家级综合及专项气象雷达试验技术平台,包括天气雷达、风廓线雷达等大气垂直廓线探测新型雷达设备及相应的实验室建设,开展雷达新技术及新算法的业务应用试验、同频干扰试验和台风等灾害性天气的业务观测试验,提高气象雷达新技术成果的业务应用转化效率、频率资源集约化应用能力和台风等灾害性天气的预报准确率。

  按照提质提效要求,对天气雷达进行使用寿命评估和候选站址评估论证。按照统一技术标准,对2004-2012年建设的112部新一代天气雷达进行技术升级。对103部已建新一代天气雷达进行双偏振技术改造(详见附件5),进一步提高对暴雨和冰雹等灾害性天气的监测预报预警能力。

  在气象服务重点区、灾害天气频发区、东南沿海地区和“一带一路”沿线重要区域,根据气象保障服务需求,开展天气雷达布局建设,增补37部双偏振新一代天气雷达(详见附件4)。

  苏皖平原、珠江三角洲、长江三角洲和江汉平原等地区龙卷风、强对流时有发生,如江苏阜宁龙卷风、湖北监利沉船事故等,给国民经济造成重大损失,在上述地区建设25部左右X波段局地雷达,开展重点区域X波段天气雷达局域组网业务观测,补充新一代天气雷达的观测盲区。在此基础上,各地可根据气象服务需求,经主管部门批准后适度开展X波段局地雷达建设。

  在数据采集、处理和应用三个环节,开展雷达质控算法研究和改进,制定严格的技术标准,并逐步建立起质量控制体系。完善雷达实时标定系统及信号处理系统,升级数据采集端质控功能。建立雷达基数据、格点化和组网拼图的质控加工处理系统,开展雷达数据质量和质控算法的评估,分级标记数据资料质量;发展数值预报等应用系统的质控和质量评估技术,确保进入数值预报的资料量化、准确、均一。加强雷达标准化能力建设,包括技术标准系统、数据质控标准系统和应用标准系统建设,建立中国天气雷达标准历史数据集。

  增强现有雷达信息共享平台的设备处理、存储管理和共享服务能力,在行业间建立国家级、省级(区域、流域)数据快速交换网,升级数据处理系统,建立可同时处理多种雷达数据的流水线,构建高效的分布式实时历史一体化数据存储管理系统,满足海量数据的存取时效要求,完善已有雷达数据共享服务的能力,初步形成可支撑多种雷达基数据和产品在行业间全部共享的数据服务系统。

  升级雷达业务软件系统,提高系统在数据处理、气象产品和预报服务等方面的能力。在兼容现有系统功能的基础上,增加双偏振天气雷达数据处理功能,为双偏振天气雷达的业务化提供应用平台支持。完善双偏振天气雷达业务软件,建立基于双偏振技术的雷达数据质控系统,开展双偏振技术的质控算法评估。

  升级天气雷达二维和三维组网产品系统,开发基于天气雷达、风廓线雷达等资料的组合风场产品,初步实现雷达基数据组网拼图产品的业务化应用。完善组网雷达降水估测、灾害性天气识别等产品生成系统,对组网雷达定量估测降水等产品进行评估。开发基于双偏振信息的雷达组网产品系统,开展各类雷达组网产品综合分析技术的预研。

  基于天气雷达、风廓线雷达资料,发展灾害性天气分类监测识别、风场反演应用、定量降水估测和预报等技术,继续开展我国中尺度对流系统气候特征、发生发展规律和机理研究,发展空气污染气象条件和航空气象条件等监测预报技术;开展不同类型雷达之间的资料融合研究;初步建立基于雷达、卫星、闪电等多源资料的综合业务平台。

  发展数值预报应用技术,实现组网雷达资料数值预报同化,改进对流尺度灾害性天气分析和预报技术;建立基于雷达等多源资料的数值天气预报服务系统;建立雷达数值预报定量应用评估系统,为雷达观测与布网提供科学依据;搭建双偏振雷达数值预报应用技术预研平台,协同气象部门、高校、科研院所等开展预研,为后期业务化应用做好技术储备。

  在国家级天气雷达维护维修测试平台的基础上,建设国家级综合大型气象雷达测试保障平台,包括发射分系统、接收分系统、信号处理分系统三个测试维修平台和一个组(部)件测试维修平台。可进行大型气象雷达发射、接收、信号处理分系统性能参数测试和故障诊断,系统软件平台可用于不同类型雷达的测试维修,可通过添加测试方法、设备驱动库、资料库等形式实现软件扩展。

  在尚未建设省级天气雷达测试保障平台的省份完成平台建设,可进行雷达发射、接收、伺服等分系统性能参数测试和故障诊断,可进行各分机的组(部)件性能参数测试和故障诊断,具有多种参数测量能力,系统软件平台具有通用性和扩展功能,可记录设备的型号、编号、维修时间等数据。

  国家级天气雷达软件模拟和仿真系统可以对气象雷达从硬件观测至数据处理进行模拟仿真,建立数学模型,形成雷达模拟仿真系统,在预研、研制、生产、应用中充分应用仿真系统,使理论与实际紧密集合,指导实践工作,使实践工作更具科学性,缩短试验周期,节约试验经费。

  进一步完善雷达保障信息化平台的功能,提高运行状态及数据共享服务监控能力,实现雷达远程交互功能,包括远程雷达运行状态分析、远程故障诊断、维护维修技术支持和雷达故障个例库建设等。

  基于已有基础,建设天津雷达实训基地。在天津实训基地、中国气象局气象干部培训学院(以下简称“干部学院”)建设和完善相应雷达机务培训的实物仿真系统和虚拟仿真系统;在干部学院四川分院、新疆分院建设和完善相应雷达机务培训虚拟仿真系统;在干部学院和干部学院河北分院、湖北分院、四川分院完善雷达资料质量控制及产品应用的培训实习实训环境,完善雷达产品应用培训个例库,完善短时临近预报培训系统;在干部学院建设和完善雷达故障维修培训个例库、基于互联网的雷达虚拟仿真学习和展示平台。

  编制开发雷达机务保障、雷达资料质量控制、雷达产品应用等初、中、高级教材;开发相应的多媒体课件和微课件等以及各类雷达培训的典型案例库;针对气象行业不同类别和层次人才的需求,在干部学院、天津实训基地、干部学院四川分院、新疆分院重点开展雷达机务培训,在干部学院、干部学院河北分院、湖北分院、四川分院重点开展雷达资料质量控制、雷达产品应用培训。

  在京津冀等重点区域增补15部风廓线),开展业务试验,并分析评估试验效果,形成可供推广的业务化应用方法和流程。逐步建立风廓线雷达资料质量控制体系;发展风廓线雷达资料应用技术,实现组网资料数值预报同化,提升风廓线雷达测试维修保障能力。在业务试验的基础上,各地可按照统一布局,积极争取地方投入推进风廓线雷达建设。

  依托科研项目和科研院所,开展机载天气雷达、毫米波云雷达、激光雷达等新型气象雷达观测和产品应用试验,同时做好装备许可前的技术储备。基于新型气象雷达资料,完善组合风场等观测产品,发展灾害性天气分类监测识别、风场反演应用、定量降水估测和预报技术。利用国内外力量,组织研究机构、企业、应用部门开展星载测风雷达等气象雷达新技术的研究。

  在北京建设气象探测装备(雷达)研发中试基地,建设气象雷达关键技术攻关团队,增补准业务运行的雷达部件及配套组件,开展气象雷达技术标准制定、同频干扰试验和定标技术、站址评估、业务前沿技术研究。依托湖南、广东气象综合观测试验基地,建设S波段和C波段双偏振新一代天气雷达各1部,用于研究和完善双偏振雷达关键技术;建设毫米波云雷达、相控阵天气雷达、激光雷达试验技术支撑平台,开展X波段相控阵天气雷达、固态发射机天气雷达和激光雷达等新型气象雷达的技术及应用研发,研究相控阵快速扫描和数据处理及其他垂直探测设备观测等技术。

  气象、民航等多部门协调配合,在已有气象雷达网基础上,统筹建设布局,统一建设标准,合理考虑新建的气象雷达站空间布局,尽量扩大组网范围、避免重复设站,共同推进我国气象雷达观测能力提升。

  规划建设的气象雷达保障系统、培训系统和综合试验技术支撑平台向各气象行业部门开放共享,中国气象局将与各行业部门联合开展气象雷达的保障、技术培训以及新型设备的业务试验。

  各气象行业部门在遵循保密要求及相关资料管理规定的前提下,实时共享观测数据。中国气象局将制定统一的数据产品标准,各级气象行业部门通过专线实现互联互通和数据产品共享。

  建立气象行业部门交流合作机制,联合高校、科研院所,针对台风、强对流、大风、冰雹、雾和霾等灾害性天气合作开展相关基础研究、技术研发和业务示范。加强顶层设计,在重大技术、产品反演算法等方面联合攻关,共同提升我国气象雷达业务核心技术水平。

  规划的实施能够为建设生态文明、实现可持续发展提供重要保障。其有利影响主要包括:一是将有效提高对中小尺度灾害天气和台风等的监测能力,提高雷达定量估测降水的准确度,有利于提前准备气象灾害环境影响应对措施,降低气象灾害对环境可能造成的不利影响;二是将加强大气遥感观测能力,提高对突发大气污染物扩散趋势分析和预报能力,相关数据和产品能够服务于生态环境保护;三是将提升气象预报预警能力,提高对气象灾害的防御能力,降低灾害造成的经济和社会损失,为我国加快产业经济结构调整提供支持,进而降低经济社会发展对环境系统产生的压力;四是将实现全国气象、航空安全、国防军事、林业生态、水利水文等在气象雷达业务上的协调发展,有效加强雷达资料在生态环境等领域的共享服务和应用能力,有助于提高我国生态文明建设气象保障能力。

  规划任务包括气象雷达观测系统、气象雷达资料应用系统、气象雷达保障系统、气象雷达培训系统、气象雷达新技术研究和新型气象雷达技术应用试验等五个部分,以雷达站建设、电子信息类设备及气象业务软件购置、人员技术培训为主,不涉及生产厂房建设,不存在有毒有害作业和生产,具有良好的环境友好性。可能对环境带来不利影响的主要问题是,雷达站建设过程中,施工现场产生的一些污染,包括各类机械设备和物料运输所产生的施工噪声,物料搬运、汽车运输、土方施工所造成的扬尘,施工人员生产过程中产生的废水,施工机械、运输车辆产生的废气以及施工过程中产生的固体废弃物。建设过程中需要按照有关环境标准采取有效措施,尽可能减小上述污染因素对环境的负面影响。建设运行后,雷达产生高功率的射频脉冲,使空中天线主视方向电磁波场强增高,对周围环境产生电磁影响,经已有站点类比和理论计算,雷达站周边电磁环境公众暴露满足《电磁环境控制限值》(GB8702-2014)和《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法和标准》(HJ/T10.3-1996)规定的控制限值。其他通信、数据处理、实验、检测等设备目前均在国内外广泛使用,已经证实不会对环境造成不利影响。

  规划实施过程中,应全面考虑拟建雷达地区的生态环境保护需求,科学做好拟建工程项目的前期评估论证和环境影响评价工作,采用环保、节能的设计方案。新建雷达站的选址应在安全防护距离内避开环境敏感目标、避免对生态环境敏感区产生影响,并就安全防护距离和高度限制向项目所在地规划部门报告,通过规划控制避免电磁辐射影响。建筑景观设计应强调生态和环保,与周边自然景观融合,减少对自然环境的破坏,最大限度保护原有生态自然环境,保护生态环境的多样性。

  在新建雷达站施工中,严格执行环保规定,严格控制施工时间,合理安排施工顺序,合理布局施工场地,减少各种废渣、废水、废气、噪声和扬尘的产生,切实做好防护措施,使建设期间对环境的影响减至最低限度。规划建设的雷达主机、仪表仪器、信息通信、业务平台等相关电子设备,应购置符合国家环境保护标准、低噪声产品,并对工作场地做好电磁辐射防护措施。

  雷达站建成之后,应在进行参数调整的同时进行电磁辐射水平测量,进一步核实周围环境的辐射水平,对不符合要求的装置进行整改或采取环保措施;运行期内加强对电磁辐射环境保护工作的管理,加强人员电磁辐射环境保护知识和法律法规学习培训,设立环保岗位全面负责系统运行管理中的环境保护管理工作,制定完善的运行管理环境保护制度并组织实施,确保雷达系统周围电磁辐射环境符合职业照射标准和公众照射标准,避免对雷达站附近的环境造成电磁辐射污染。其他相关电子设备应定期检测电磁辐射水平,有效防止电子设备辐射对工作人员的健康产生危害。

  所需资金为中央财政和地方财政共同投资建设,同时积极引进社会资金参与建设。中央财政主要投资气象雷达基本设备、资料质控、探测产品精度质量评估、数据共享、保障培训、技术应用系统建设等,地方财政主要负责气象雷达配套基础设施建设。

  参照《天气雷达近期发展规划(2005-2010年)》和《新一代天气雷达增补站点布局方案》的建设实施模式,本规划中由于气象雷达开展单点建设及升级的任务布局点多、分散,建设标准明确,单个任务的投资规模不大,以技术成熟设备的购置和安装为主,因此增补雷达站点建设、技术升级和双偏振技术改造项目由中国气象局批复可行性研究报告;资料应用、雷达保障、培训和新技术研究及新型气象雷达技术应用试验等系统项目建设,分系统分项目编制可行性研制报告,按照审批权限由国家发展改革委或中国气象局完成审批后开展建设。根据规划提出的目标、主要任务和建设布局,按照轻重缓急的原则,科学安排,选择最迫切的建设任务优先实施。

  气象雷达网建设将有力地提高我国天气预报水平,增强气象服务能力,大大缩短天气预报时间,提高空间分辨率,实现精细化天气预报,对于保护人民生命财产安全,满足人民群众日益增长需求,尤其是提高人民生活质量方面起到重要作用。

  气象雷达网建设将实现在15分钟内天气雷达资料产品的共享,其预测强对流灾害性天气的短时预报准确率在现有基础上提高3%-5%,预报时效提前几十分钟到数小时,为各级政府、部门以及人民群众采取及时有效的防范措施提供准确的科学依据,经济效益显著。

  气象雷达网建设将实现全国雷达业务布局和总体设计上的统一,在实现全气象行业雷达业务发展的同时,对航空安全、国防军事、林业生态、水利水文等方面的协调发展,也起到积极促进作用,取得较好的效益,充分发挥中央资金使用效益。

  气象雷达能够观测到多种强对流天气过程,其基本产品包括了强度、速度和累积降水资料,在强对流天气预报中意义十分重大,为预报员提供直观、准确、高效的预报工具,也是探测台风最有效、最可靠的工具。气象雷达在短时强降水监测预报中起着重要作用,通过它提供的丰富产品可对低空急流、逆风区、冷暖平流、切变线等中小尺度天气系统进行识别。

  气象雷达网建设将有力地推动我国天基-空基-地基综合观测系统建设和发展,对于提升我国中小尺度灾害性天气监测能力,实现对重大灾害性天气全天候监测,提高灾害性天气预报和局部地质灾害监测预警的时效性和准确率起到积极促进作用,大大增强我国防灾减灾能力。

  随着人们生活质量的提高和环境意识的不断增强,政府和广大民众对生态环境问题越来越关注,而气象因素是导致生态环境恶化的重要因素之一。规划建设获取的气象综合观测信息,将有助于理解我国生态系统与全球变化的复杂关系,可为污染防治、生态环境保护、资源科学开发利用提供决策所需的气象依据,有利于生态环境的保护和资源合理开发利用。

  加强对气象雷达工作的组织领导,将气象雷达事业发展纳入经济社会发展规划来统筹谋划,纳入政府公共服务体系和目标管理体系来推进发展。逐步建立完善系统建设、运行保障和资料应用相协调的气象雷达业务发展机制。加强气象雷达业务管理和科技、人才、财务管理的衔接配合。健全军队、民航和气象部门间气象雷达无线电频率高层协调机制。制定相关管理规定,加强对气象雷达建设过程中各环节的管理,保障规划落实实施。明确统一规划、统一标准、统筹建设的建设原则,规范建设审批、设备采购、站址勘选、基础建设、出厂测试、安装架设、现场测试、业务验收等各个建设环节。

  研究制定和完善气象雷达数据格式标准、质量控制标准、数据存储管理规范、数据服务规范等业务技术标准,调整资料服务政策。开展气象雷达资料在短时临近预报和数值预报等方面的应用技术攻关,确保气象雷达真正发挥效益。将气象雷达资料反演和应用开发列入相关科研计划,保证技术研发工作顺利进行,广泛开展交流合作、整合科技资源,加强气象雷达业务应用部门和生产厂家联合研发,提升雷达技术升级研发能力和生产制造能力,完善气象雷达技术,推动雷达科技创新。

  建立和完善有利于气象雷达人才成长和发挥作用的体制机制,不断优化人才的队伍结构;通过学术技术交流、专家互访、出国进修学习、科学考察等方式加快气象雷达业务带头人及技术骨干的队伍建设;加强气象雷达专业技术人员和管理人员的岗位培训,提高气象雷达从业人员的整体素质,为气象事业的发展提供智力支撑。

  加大对全国气象雷达建设的经费投入力度,建立稳定增长的投入机制是气象雷达业务发展的保证。鼓励社会资本进入气象行业,加快气象雷达建设;建立国家与地方投入相结合的经费投入机制,鼓励各级政府、有关部门、相关行业对综合气象雷达建设的投入,将气象雷达业务运行维持经费纳入部门预算,保持政策的稳定性、连续性和长期性,并形成与经济社会发展同步增长的经费保障长效机制,形成相对稳定的投入渠道,确保气象雷达业务的持续发展。

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