【正文】 驗(yàn)，區(qū)域中尺度模式預(yù)報(bào)評(píng)分總體優(yōu)于國際先進(jìn)的日本高分辨率全球模式；5．建立了高影響天氣早通氣標(biāo)準(zhǔn)、部門聯(lián)動(dòng)機(jī)制和“前店后廠”嵌入式氣象服務(wù)新模式，服務(wù)滿意率明顯提升。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：1．自主研發(fā)的長(zhǎng)三角一體化的區(qū)域型“強(qiáng)對(duì)流天氣短臨預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)系統(tǒng)”，%，整體提高災(zāi)害天氣臨近預(yù)警發(fā)布時(shí)效近17分鐘，在世界氣象組織的世博臨近預(yù)報(bào)服務(wù)示范項(xiàng)目中，降水臨近預(yù)報(bào)綜合評(píng)分在6個(gè)國際示范系統(tǒng)中名列第2；2．在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了城市邊界層模式的業(yè)務(wù)化運(yùn)行，極端氣溫空間分布精細(xì)化集成預(yù)報(bào)方法177。主要科技內(nèi)容：本項(xiàng)目針對(duì)上海世博園區(qū)及周邊地區(qū)天氣預(yù)報(bào)的難點(diǎn)，開創(chuàng)性地建立了針對(duì)超大城市的綜合觀測(cè)信息獲取系統(tǒng)和城市三維大氣體征分析顯示系統(tǒng)；研究攻克了強(qiáng)對(duì)流天氣氣預(yù)警的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，自主研發(fā)了強(qiáng)對(duì)流天氣短臨預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)系統(tǒng)。 上海世博組委會(huì)對(duì)氣象預(yù)報(bào)服務(wù)提出了很高的標(biāo)準(zhǔn)，既包括開、閉幕式等重大活動(dòng)項(xiàng)保障的要求，又包括應(yīng)對(duì)高溫中暑、雷電大風(fēng)等災(zāi)害天氣的要求，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和細(xì)化程度都遠(yuǎn)超過常規(guī)的業(yè)務(wù)技術(shù)能力。(2011年度)　一、項(xiàng)目基本情況專業(yè)評(píng)審組： 序號(hào)：獎(jiǎng)勵(lì)類別：社會(huì)公益 編號(hào)：項(xiàng)目 名稱名稱上海世博會(huì)氣象精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)技術(shù)的研究與應(yīng)用公布名候選人湯 緒、袁招洪、楊引明、邵玲玲、戴建華談建國、耿福海、劉黎平、余 暉、王曉峰候選單位上海市氣象局、中國氣象科學(xué)研究院推薦單位(蓋章)上海市氣象局項(xiàng)目名稱可否公布可項(xiàng)目密級(jí)非密定密日期保密期限(年)定密審查機(jī)構(gòu)主 題 詞世博氣象服務(wù)；城市立體觀測(cè)；城市精細(xì)化預(yù)報(bào)；中尺度數(shù)值預(yù)報(bào) 學(xué)科分類 名 稱1天氣預(yù)報(bào)技術(shù)代碼61530102城市氣象代碼61540553代碼所屬國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)科學(xué)研究、技術(shù)服務(wù)和地質(zhì)勘查業(yè)所屬科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域大氣科學(xué)任 務(wù) 來 源國家科技支撐計(jì)劃具體計(jì)劃、基金的名稱和編號(hào)：（2005BA908B105DZ05815）（2006BAK13B06）（2005DIB3J104）授權(quán)發(fā)明專利（項(xiàng)）授權(quán)的其他知識(shí)產(chǎn)權(quán)（項(xiàng)）項(xiàng)目起止時(shí)間起始：2005年10月完成：2008年10月國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)工作辦公室制二、項(xiàng) 目 簡(jiǎn) 介項(xiàng)目背景：世博氣象保障是歷屆世博成功舉辦的最關(guān)鍵因素之一。2010上海世博會(huì)正值上海主汛期，是上海臺(tái)風(fēng)、暴雨、強(qiáng)對(duì)流、高溫等突發(fā)性天氣高發(fā)期，上海三面環(huán)水的地形和顯著的城市化影響，使得氣象保障的難度超過歷屆世博會(huì)。迫切需要研究開發(fā)更高水平的精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)技術(shù)。 開展了登陸臺(tái)風(fēng)精細(xì)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)分析和臺(tái)風(fēng)降水臨近預(yù)報(bào)技術(shù)研究，有效提升了臺(tái)風(fēng)定量降水分析和預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)能力；通過技術(shù)引進(jìn)和集成創(chuàng)新，突破了高分辨率數(shù)值同化、分析與預(yù)報(bào)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，建立了基于多類型、多尺度數(shù)值預(yù)報(bào)的長(zhǎng)中短臨精細(xì)化預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系；創(chuàng)新性地進(jìn)行了針對(duì)世博運(yùn)營、城市安全運(yùn)行和人體健康的天氣影響預(yù)報(bào)技術(shù)研究，并開展了相關(guān)的天氣影響預(yù)報(bào)與預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)；創(chuàng)新重大活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)氣象保障技術(shù)，在世博期間實(shí)現(xiàn)了全程化、全方位、嵌入式的跟蹤服務(wù)。2℃％,%,%%；3．研制的靜止衛(wèi)星定量降水估算模型和基于雷達(dá)動(dòng)態(tài)定量降水估算系統(tǒng)對(duì)登陸我國臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水的估算精度優(yōu)于國際同類資料，所提出的登陸臺(tái)風(fēng)降水的綜合診斷物理量，與未來5小時(shí)降水量的相關(guān)性較目前普遍使用單個(gè)物理量有顯著提高；4．高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)和同化系統(tǒng)對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的有效預(yù)報(bào)時(shí)效達(dá)12小時(shí)，其他高影響天氣的預(yù)報(bào)時(shí)效達(dá)72小時(shí)，中尺度天氣的概率預(yù)報(bào)時(shí)效達(dá)120小時(shí)。應(yīng)用推廣及效益：1．項(xiàng)目成果為2010年上海世博會(huì)、2007年特奧會(huì)、2008年奧運(yùn)會(huì)上海賽區(qū)比賽和青島奧運(yùn)帆賽等正常、有序、安全進(jìn)行提供了強(qiáng)有力和成功的氣象保障，贏得國內(nèi)外贊譽(yù)。3．項(xiàng)目成果參加了2010年上海世博會(huì)世界氣象組織（WMO）的多個(gè)國際預(yù)報(bào)服務(wù)示范項(xiàng)目（WENS、GURME、高溫?zé)崂祟A(yù)警和LtfeaDP），提升了中國氣象部門的國際地位。世博會(huì)期間游客超過7000萬，要舉辦上萬場(chǎng)各種活動(dòng)，很多場(chǎng)館是抗災(zāi)能力較差的臨時(shí)建筑和異型結(jié)構(gòu)。世博氣象保障是中國氣象歷史上繼北京奧運(yùn)會(huì)后最龐大、最復(fù)雜和最精細(xì)的氣象預(yù)報(bào)服務(wù)任務(wù)。其根本原因在于，缺乏對(duì)上海及長(zhǎng)三角地區(qū)或重大活動(dòng)地區(qū)特殊天氣發(fā)生機(jī)理的認(rèn)識(shí)，尤其是缺少針對(duì)突發(fā)災(zāi)害性天氣短時(shí)臨近預(yù)警和精細(xì)氣象要素預(yù)報(bào)等的關(guān)鍵技術(shù)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)和物理模型。經(jīng)過數(shù)年的聯(lián)合攻關(guān)，本項(xiàng)目在認(rèn)識(shí)長(zhǎng)三角地區(qū)、上海和世博園區(qū)特殊天氣形成機(jī)理和發(fā)生規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過自主研發(fā)和引進(jìn)集成，解決了制約突發(fā)災(zāi)害性天氣預(yù)警、精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)及中尺度集合預(yù)報(bào)等的關(guān)鍵技術(shù)；自主研發(fā)了氣象條件對(duì)多種活動(dòng)影響評(píng)估模型、世博氣象服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)，形成了世博氣象預(yù)報(bào)服務(wù)突出技術(shù)難點(diǎn)的綜合解決方案。它以精密觀測(cè)和數(shù)值預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)，以世博精細(xì)化服務(wù)需求為引領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)了科技集成創(chuàng)新、科技引進(jìn)創(chuàng)新、科技組織創(chuàng)新和科技服務(wù)與管理創(chuàng)新，體現(xiàn)了“大中小尺度預(yù)報(bào)齊全，預(yù)報(bào)時(shí)效長(zhǎng)短統(tǒng)籌兼顧，多種局地觀測(cè)充分融合、區(qū)域與全球系統(tǒng)相配合、確定性與概率預(yù)報(bào)相結(jié)合”，不僅圓滿完成了2010年上海世博會(huì)的氣象保障任務(wù)，也是我國氣象預(yù)報(bào)服務(wù)體系發(fā)展的典范和我國跨入國際大城市氣象服務(wù)先進(jìn)行列的標(biāo)志。（屬學(xué)科分類1；見附件1驗(yàn)收意見1，附件4論文410，1722） 。影響上海和世博園區(qū)的強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生的時(shí)間峰值區(qū)為12時(shí)～15時(shí)，強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)約有35%向東北方向移動(dòng)，%向偏東或東南方向移動(dòng)。（3）在城市熱島與海陸環(huán)流共同作用下產(chǎn)生的海風(fēng)鋒和地面強(qiáng)溫度梯度是局地強(qiáng)天氣發(fā)生的主要觸發(fā)機(jī)制。（1）雷電預(yù)報(bào)技術(shù)：用衛(wèi)星觀測(cè)和地基觀測(cè)閃電資料發(fā)現(xiàn)了華東地區(qū)閃電活動(dòng)規(guī)律，結(jié)合對(duì)流參數(shù)建立了雷電和強(qiáng)對(duì)流天氣展望技術(shù)，首創(chuàng)了國內(nèi)區(qū)域強(qiáng)對(duì)流天氣展望業(yè)務(wù)；研發(fā)了基于雷暴結(jié)構(gòu)特征回波和相關(guān)閃電活動(dòng)規(guī)律的總閃電臨近預(yù)報(bào)技術(shù)。 （3）有機(jī)融合多種新型探測(cè)資料，利用數(shù)據(jù)識(shí)別技術(shù)及多種雷達(dá)產(chǎn)品的相應(yīng)算法，通過回波要素提取、降水性質(zhì)自動(dòng)判別、補(bǔ)償訂正和動(dòng)態(tài)精細(xì)化定量降水估計(jì)等技術(shù)的研究，結(jié)合探測(cè)資料象素與數(shù)字地圖空間坐標(biāo)的配準(zhǔn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了災(zāi)害天氣的自動(dòng)判別、預(yù)報(bào)和空間精確定位。以非常規(guī)探測(cè)資料應(yīng)用技術(shù)為核心，輔以精細(xì)化分析和強(qiáng)對(duì)流天氣動(dòng)態(tài)預(yù)警技術(shù)，自主開發(fā)了強(qiáng)對(duì)流天氣短臨預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)系統(tǒng)NoCAWS（Nowcasting and Warning System），具有資料質(zhì)量控制和管理、資料綜合顯示分析、強(qiáng)對(duì)流天氣跟蹤分析和警報(bào)、產(chǎn)品制作、實(shí)時(shí)庫管理等功能，基于WEBGIS的分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)了資料的精細(xì)化疊加分析和動(dòng)態(tài)精細(xì)化定量要素估計(jì)，為世博會(huì)強(qiáng)對(duì)流天氣動(dòng)態(tài)預(yù)警提供技術(shù)支撐，彌補(bǔ)了上海地區(qū)短臨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的空白。（1）研制了適用于登陸我國臺(tái)風(fēng)的靜止衛(wèi)星定量降水估算模型，完成了跟隨臺(tái)風(fēng)移動(dòng)的地基雷達(dá)拼圖系統(tǒng)，建立了相應(yīng)的動(dòng)態(tài)定量降水估算系統(tǒng)。（2）研究了臺(tái)風(fēng)登陸過程中降水結(jié)構(gòu)的精細(xì)演變特征、地形和水體下墊面的降水增幅效應(yīng)以及引起強(qiáng)降水的熱帶低壓內(nèi)部中尺度渦合并過程，總結(jié)歸納了引起上海強(qiáng)降水的臺(tái)風(fēng)特點(diǎn)。二、以高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)為核心，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的集成與引進(jìn)創(chuàng)新，突破了長(zhǎng)中短期精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)關(guān)鍵技術(shù)。 （1）建立了復(fù)雜下墊面城市邊界層數(shù)值預(yù)報(bào)模式，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了城市邊界層模式的業(yè)務(wù)化運(yùn)行。（2）基于數(shù)值預(yù)報(bào)模式輸出結(jié)果和城市熱島形態(tài)分布和演變趨勢(shì)，開發(fā)了極端氣溫空間分布的精細(xì)化集成預(yù)報(bào)方法，可以提供全市49個(gè)站點(diǎn)逐日最高溫度和最低溫度較為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。2℃%，％，%%。通過引進(jìn)ADAS資料同化模塊與WRF中尺度預(yù)報(bào)模式，研究設(shè)計(jì)了本地化熱啟動(dòng)技術(shù)，建立了每小時(shí)啟動(dòng)的快速同化更新系統(tǒng)。該系統(tǒng)也是我國目前唯一可業(yè)務(wù)同化雷達(dá)觀測(cè)的快速同化更新系統(tǒng)。通過引進(jìn)資料同化技術(shù)，實(shí)時(shí)同化上海及周邊地區(qū)的多種非常規(guī)加密觀測(cè)資料（如雷達(dá)反射率、風(fēng)云氣象衛(wèi)星（FY2E）紅外及可見光通道數(shù)據(jù)、GPS水汽），實(shí)現(xiàn)了多源資料的有效融合，各類高影響天氣的預(yù)報(bào)時(shí)效達(dá)72小時(shí)。，為中尺度高影響天氣預(yù)報(bào)提供了更長(zhǎng)時(shí)效的背景分析?；赥IGGE全球集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)建立的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，將中期客觀預(yù)報(bào)時(shí)效延長(zhǎng)至2周，中尺度高影響天氣的非確定性得到了定量描述及預(yù)報(bào)。 （1）綜合熱帶（MJO）—副熱帶（季風(fēng)）—中高緯環(huán)流演變信息的監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)分析不同時(shí)間尺度天氣系統(tǒng)的組合配置及其大氣環(huán)流的演變，提出不同時(shí)段天氣事件的主要天氣系統(tǒng)概念模型，為中短期預(yù)報(bào)提供著眼點(diǎn)。三、創(chuàng)新性地開展了針對(duì)世博運(yùn)營、城市安全運(yùn)行和人體健康的天氣影響預(yù)報(bào)技術(shù)研究，并開展了相關(guān)的天氣影響預(yù)報(bào)與預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)。研發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)化氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)，綜合考慮災(zāi)害性天氣的可能性、嚴(yán)重程度、脆弱性、控制措施、風(fēng)險(xiǎn)后果等因素，制定了氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程，實(shí)踐了氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估從定性到定量的轉(zhuǎn)變；以天氣災(zāi)害影響預(yù)估和評(píng)價(jià)為核心，研發(fā)了惡劣天氣應(yīng)對(duì)技術(shù)，為上海市及世博園區(qū)應(yīng)對(duì)惡劣天氣應(yīng)對(duì)預(yù)案提供重要技術(shù)支撐，成為重要大型活動(dòng)氣象服務(wù)保障提供新的范例。 （1）研究了與城市運(yùn)行相關(guān)的天氣影響預(yù)報(bào)技術(shù)，開發(fā)了適合上海的城市積澇模型、用電負(fù)荷預(yù)報(bào)模型、電力調(diào)度氣象影響預(yù)報(bào)系統(tǒng)和低空飛行條件氣象影響預(yù)報(bào)系統(tǒng)。 （3）針對(duì)世博安全運(yùn)行的特殊需求，研究了相關(guān)的影響預(yù)報(bào)技術(shù)，通過與跨專業(yè)的部門間合作，基于氣象條件及其他因素對(duì)世博客流、中暑、腹瀉等的影響，建立了相關(guān)預(yù)測(cè)模型，首次在世博園開展了客流、中暑、腹瀉和外傷的預(yù)測(cè)。四、開創(chuàng)性地建立了針對(duì)超大城市的綜合觀測(cè)信息獲取系統(tǒng)和城市三維大氣體征分析顯示系統(tǒng)，為城市精細(xì)預(yù)報(bào)技術(shù)研究和精細(xì)預(yù)報(bào)服務(wù)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（1）從災(zāi)害性天氣分布的氣候統(tǒng)計(jì)和在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中資料同化的影響出發(fā)，開展了城市邊界層觀測(cè)布局和布點(diǎn)的技術(shù)研究，得到上海地區(qū)GPS/MET水汽經(jīng)向(南北向) 的站點(diǎn)密度應(yīng)大于緯向密度, 站點(diǎn)的最大間距小于60 km，上海地區(qū)邊界層風(fēng)廓線儀站點(diǎn)間距小于40 km對(duì)區(qū)域中尺度模式改進(jìn)最大，上海地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣主要影響通道為西北路徑和偏西路徑。（2）在世博會(huì)159年的歷史上首次建立了永久性世博氣象綜合觀象站，集成傳統(tǒng)氣象儀器與非傳統(tǒng)的特種氣象觀測(cè)儀器，并實(shí)施了移動(dòng)雷達(dá)、移動(dòng)風(fēng)廓線儀等針對(duì)重大活動(dòng)和高影響天氣的加密移動(dòng)觀測(cè)，為世博大型活動(dòng)煙塵擴(kuò)散預(yù)報(bào)和世博運(yùn)營期間人體舒適度、紫外線預(yù)報(bào)、高溫?zé)崂祟A(yù)報(bào)等提供了第一手的實(shí)況觀測(cè)信息。（4）臺(tái)風(fēng)外場(chǎng)觀測(cè)試驗(yàn)并取得觀測(cè)事實(shí)，在國內(nèi)臺(tái)風(fēng)科考領(lǐng)域率先邁出探索性的一步，為研究改進(jìn)登陸臺(tái)風(fēng)野外觀測(cè)試驗(yàn)技術(shù)和今后開展臺(tái)風(fēng)觀測(cè)試驗(yàn)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。（1）引進(jìn)LAPS數(shù)據(jù)融合分析系統(tǒng)，采用CRESSMAN逐步訂正技術(shù)、一維變分和三維變分技術(shù)，實(shí)時(shí)同融合分析了華東地區(qū)常規(guī)地面觀測(cè)和探空、風(fēng)云2號(hào)靜止衛(wèi)星、2000多個(gè)自動(dòng)氣象站和長(zhǎng)三角地區(qū)12部雷達(dá)、101和GPS/MET站、9部風(fēng)廓線儀資料，每小時(shí)一次提供華東地區(qū)三維基本氣象要素信息、云場(chǎng)信息，強(qiáng)對(duì)流天氣診斷信息，在世博期間發(fā)生的多次強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)預(yù)警中起到了重要作用。（3）綜合利用自動(dòng)氣象站、鐵塔梯度觀測(cè)、風(fēng)廓線儀等觀測(cè)資料，研究建立了復(fù)雜地形上的風(fēng)場(chǎng)質(zhì)量守恒模型（MATHEW）反演區(qū)城市邊界層的三維風(fēng)場(chǎng)模型、利用根據(jù)風(fēng)廓線儀折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)Cn2的垂直變化來反演大氣邊界層頂?shù)哪Ｐ?、利用風(fēng)廓線儀信噪比（SNR）反演云底高度模型。、多頻次的海量數(shù)據(jù)構(gòu)建了高效便捷的數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)，研發(fā)了有效的顯示與展示技術(shù)。（2）引進(jìn)開發(fā)了全球?qū)Φ赜^測(cè)球幕投影可視化系統(tǒng)，通過本地化的開發(fā)可以顯示我國氣象觀測(cè)資料，生動(dòng)地再現(xiàn)了大氣、海洋、陸地觀測(cè)資料在地球上的分布及變化，添補(bǔ)國內(nèi)氣象資料顯示技術(shù)的空白。五、創(chuàng)新重大活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)氣象保障技術(shù)，在世博期間實(shí)現(xiàn)了全程化、全方位、嵌入式的跟蹤服務(wù)。 （1）基于“事件驅(qū)動(dòng)”和“模擬設(shè)計(jì)”技術(shù)，建立了自動(dòng)化的世博服務(wù)產(chǎn)品制作與分發(fā)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，根據(jù)模版快速、準(zhǔn)確地制作和發(fā)布適應(yīng)不同類別用戶的、不同種類的服務(wù)產(chǎn)品，監(jiān)控并掌握服務(wù)工作全程狀態(tài)。 （3）針對(duì)不同層次的服務(wù)對(duì)象開展常態(tài)化服務(wù)效益評(píng)估，為形成完整的服務(wù)業(yè)務(wù)體系作了開創(chuàng)性的嘗試。世博會(huì)159年歷史上第一個(gè)集世博氣象保障和參展于一體的世博氣象臺(tái)，作為服務(wù)的“前店”，與上海市氣象局世博預(yù)報(bào)、服務(wù)平臺(tái)為“后廠”形成了嵌入式的氣象服務(wù)組織新模式，使現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)和后臺(tái)預(yù)報(bào)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)互動(dòng)，是一種全新的、適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間重大活動(dòng)保障需要的常態(tài)、非常態(tài)相結(jié)合的業(yè)務(wù)服務(wù)機(jī)制，也是現(xiàn)代科技引領(lǐng)的管理創(chuàng)新。針對(duì)強(qiáng)對(duì)流、梅雨和持續(xù)高溫等災(zāi)害性天氣，創(chuàng)建極端災(zāi)害天氣內(nèi)部通報(bào)制度，在氣象部門向社會(huì)正式發(fā)布?xì)庀?