2024年，重点领域气象科研工作如何创新开展？一起晒晒“小目标”

科技创新是推动气象高质量发展、实现气象科技能力现代化的原生动力。聚焦地球数值预报模式、气候预测评估及服务、气象灾害风险管理与预警、人工智能气象应用等气象关键领域，2023年10月，中国气象局印发《气象科研项目谱系资源配置2030规划》（以下简称《规划》），明确了面向2030年的气象科研主攻方向和重点任务。

2024年，这些重点领域的气象科研工作将如何创新开展？新的一年，科研工作者们有哪些“小目标”？本版我们共同关注。

数值模式与算法领域：

前瞻布局 推进下一代模式研发

数值预报是气象领域的“芯片”和“国之重器”，是气象预报服务的核心基础和气象高质量发展的重要支柱。2024年，中国气象局地球系统数值预报中心（以下简称“数值预报中心”）将锚定《气象高质量发展纲要（2022—2035年）》中的目标任务不动摇，持续深化体制机制改革和开放合作，深化数值预报国省统筹，梳理现有业务模式运行体系，统筹规划并全面转向中国气象局下一代模式研发。

具体工作目标包括，全面开展基于下一代模式的地球系统模式研发，实现团队、项目、经费、国内外合作等的一体化配置。建立下一代模式5千米至10千米分辨率的稳定版本并对外释放推动合作；基本建立基于下一代模式的全球和区域同化预报系统，能力接近现有业务模式；与国内优势研发团队合作，大幅优化下一代模式计算效率，逐步建立下一代模式与其他分量模式的耦合，并开展气候态长期积分试验。

在强化下一代模式研发基础上，对现有模式业务运行体系进行合理优化，支持汛期预报并服务国家重大战略。梳理国产气象卫星应用的全流程并推动关键环节的问题解决；优化中国气象局全球同化预报系统（简称CMA-GFS）更好支撑远洋导航服务；实现1千米1小时中尺度天气数值预报系统（简称CMA-MESO）全国1千米分辨率模式业务运行；整合CMA-MESO与区域台风数值预报系统（简称CMA-TYM）；优化CMA集合预报系统的运行方式；改进次季节—季节—年际尺度一体化气候模式预测业务系统（简称CMA-CPS）V3.0版本并支持第七次国际耦合模式比较计划（CMIP7）。

CMA-GFS风场预报图 供图：数值预报中心

深化数值预报国省统筹，实现全国数值预报力量“一盘棋”。建立国省统筹团队的实体化运行机制，实现全国研发人员的常态化交流；统筹设计专业模式的研发业务配置，实现模式研究成果的共享；实现下一代模式代码共享，逐步推进国省统筹研发；加强模式成果集成，明确成果贡献方式建设奖励和退出机制；深入研究和落实数值预报人才政策。

继续加强人工智能技术与数值模式融合和大气再分析数据研制。推进人工智能技术在资料同化、动力框架和物理过程参数化方案和集合预报中应用；以模块替代方式将AI算法融入数值预报系统的业务流程，谋划建立数值模式与人工智能融合的版本；加快推进第二代国产再分析产品研制，完成全球不少于10年，区域不少于2年的试验产品；开展重大天气过程评估，重点发展模式诊断，推进模式改进。

使命导向改革：

瞄准三大任务 开展使命攻关

作为气象科技创新的主力军，中国气象科学研究院在深化改革中以使命为导向，聚焦国家战略需求，从灾害天气机理与精准预报、气候变化与极端事件影响应对、青藏高原大气科学观测和研究等三项使命任务着手开展科技攻关，增强气象科技自主创新能力，服务高水平科技自立自强。

聚力攻关灾害天气机理与精准预报。以提高灾害天气数值预报准确率、构建无缝隙预报体系为目标，深入研究灾害天气精细结构、关键物理过程和演变机理，研究地球系统多圈层相互作用对东亚季风不同时间尺度变率的影响机理，开展不同尺度灾害性天气的实际可预报性研究，发展快速滚动更新的对流尺度灾害性天气预警技术、典型灾害性天气的短中期早期预警技术、充分考虑多圈层前期因子的新一代气候预测技术以及人工智能预报和释用技术。

聚力攻关气候变化与极端事件影响应对。研究大气成分变化及其与天气系统的相互作用，研究复合极端事件发生机理、变化归因、影响风险、极地变化与全球联系。发展和优化基于多源地基-卫星二氧化碳浓度观测“自上而下”方法的碳源汇监测核查支撑系统。建立作物气象灾害监测、预警、评估技术体系，评估农业气象灾害对国家粮食安全的影响；评估气象条件对生态的影响。牵头开展温室气体及“碳中和”监测评估重大任务攻关，联合有关企业和高校推进温室气体及“碳中和”监测国家技术创新中心建设。

聚力攻关青藏高原大气科学观测和研究。针对青藏高原观测、预报和气候变化应对工作面临的一系列瓶颈问题，组织开展第四次青藏高原大气科学试验，充分利用观测新平台、新技术，设计面向多尺度地形影响的观测布局，开展多圈层、多要素立体综合观测，研究高原典型天气系统的发生演变机理，研发适用于高原地区的高分辨率数值模拟技术与资料同化技术。全力将青藏高原气象研究院建成高原大气科学研究、应对气候变化与生态文明建设、高原气象业务服务关键技术研发和重大气象保障科技支撑的一流国家级科研机构。统筹规划青藏高原大气科学野外试验观测网，联合开展科学试验和机理研究，建设高原气象国家野外科学观测研究站。

围绕使命任务建立矩阵化科研攻关力量。针对灾害天气机理与精准预报，推进全国重点实验室建设，实现实验室实体化、专职化运行管理。强化南京气象科技创新研究院在强对流天气研究、青岛海洋气象研究院在海洋气象灾害监测预报预警技术、人工智能气象应用研究所在灾害天气识别及预报方法等方向上的聚焦聚合作用。

天气预报预警技术及服务领域：

锻造极端灾害性天气预报服务能力

2024年，国家气象中心（以下简称“中心”）将锚定科技能力现代化和社会服务现代化新要求，聚焦科技创新与改革深化两轮驱动，通过加快极端灾害性天气监测预报预警技术和衍生灾害风险评估预警技术研发、固化重大过程集体会商制度，提升首席权威发声能力，推动全年灾害性天气预报服务能力稳步提升，气象服务的先导性、主动性和针对性明显提高。

加速推进新一代公里级、分钟级智能数字预报系统建设，发布国产气象预报大模型，开展大模型应用示范比较计划，初步建立气象大模型业务准入规范；升级智能数字预报系统，发布全球5公里，中国区域1公里的智能数字预报产品。

发挥中国气象导航中心引领作用，牵头构建1 N国省统筹航空和海洋气象导航业务体系，支持试点省（自治区、直辖市）开展航空和航海气象服务。加快农业气象新技术研发，发展定量化农业气象灾害风险预警业务。升级全球业务技术和流程，推动世界气象组织（WMO）和澜湄流域示范项目，引领全球气象技术服务，提升世界气象中心（北京）影响力。

世界气象中心（北京）粤港澳大湾区分中心 摄影：陈建军

坚持系统观念，改革推动数智化业务集约统筹发展。国省协同推进以“智脑”为核心的一体化平台建设，发布基础框架，优化全国“一张网”业务技术流程。依托短临预报业务平台（SWAN3.0），完善国省市县实时协同短临预警业务流程。打造中心高质量发展信息化展示平台。打破中心专业化分工壁垒，探索建立以岗位为中心的预报服务链条式业务流程。

在核心关键技术研发中进一步发挥已建中国气象局创新团队、中心团队作用，组建航空气象局重点团队和雷达卫星科普等中心团队；局校共建中国气象局水文重点实验室、航空气象重点实验室、天气和技术研究院等创新平台，培养适应新技术和新需求的复合型专业人才。

气象精密监测技术领域：

提高风云卫星定量遥感精度 服务气候变化

随着遥感技术的不断发展，风云气象卫星为气象预报、灾害监测、气候变化研究、环境保护和资源管理等领域提供了重要的信息支撑。

经过50多年发展，我国已发射两代四型21颗风云气象卫星，为服务全球特别是共建“一带一路”国家防灾减灾发挥重要作用。下一步，国家卫星气象中心（国家空间天气监测预警中心）（以下简称“中心”）将继续不断夯实“风云星座”基础，提升卫星精密监测能力。

当前，气候变化和“碳中和”已成为人类社会发展面临的重大挑战。针对这一挑战，中心将以《气象高质量发展纲要（2022—2035年）》中的重点问题为导向，联合兄弟单位以及科研院所，在科技部重点研发计划项目和中国气象局创新发展专项的支持下，以第二代碳卫星和空间辐射测量基准卫星为代表的科学卫星重大需求为牵引，通过星载二氧化碳主被动联合遥感反演算法、基于融合技术的长时序海面风场遥感数据集研制、星地雷达一致性校验等研究项目为代表，不断提升风云气象卫星定量遥感精度，更好服务气候变化这一重大挑战。

风云三号G星 来源：国家卫星气象中心

中心还将以气象行业需求为支撑，聚焦“碳中和”监测关键技术，以主动激光雷达、被动光学遥感卫星为依托，融合主动、被动探测二氧化碳的优势，在提高监测精度基础上，开展近地面二氧化碳点源探测等新技术研发，为气候变化研究和碳排放控制提供重要支撑。

随着这些课题的深入研究和应用，将助力我们更深刻地理解气候变化的趋势和规律，为未来气候变化监测、碳排放管控和生态环境保护提供数据支撑，为推动“碳中和”目标的实现贡献力量。

人工影响天气领域：

攻关暖云增雨关键技术

人工影响天气是通过科技手段合理开发利用气候资源，实现趋利避害的一项重要工作，在服务农业生产、支持防灾减灾救灾、助力生态文明建设和保障重大活动等方面发挥了重要作用。经过60多年发展，我国人工影响天气作业能力和总体科技水平显著提升，服务经济社会发展成效愈发显著。

在气候变化背景下，近年来，我国南方地区频繁遭受干旱少雨，人工增雨的需求非常迫切。

特别是2022年夏季，长江流域全域遭受历史罕见的高温少雨干旱，鄱阳湖、洞庭湖水位降至历史最低，给粮食生产、生态系统和人民生产生活带来严重影响。

过去，我国人工增雨作业主要在北方地区开展，作业对象以冷云为主，所用催化剂主要是碘化银等成冰剂。而南方地区夏季以暖云降水居多，对暖云增雨尚存在亟待解决的关键技术问题，特别是对暖性对流云，目前还缺乏适用的催化剂和作业装备，催化模型和作业指标也不健全。面向南方抗旱对人工增雨的迫切需求，亟需开展暖云人工增雨催化作业技术研究和装备研发。

2022年11月28日，浙江省金华市磐安县气象局开展人工增雨作业 供图：文可一化

由中国气象局人工影响天气中心（以下简称“中心”）牵头，行业内骨干国有企业、高校和科研院所、省级业务科研单位等联合申报的“十四五”国家重点研发计划“重大自然灾害防控与公共安全”重点专项“暖云人工增雨关键技术”于2023年12月获批立项。

未来，中心将推动形成以吸湿性催化剂为核心、机动式火箭和无人机作业装备为重点的暖云人工增雨关键技术和装备，在播撒型暖云催化剂、火箭和无人机作业装备及集成技术等三方面实现突破，在燃烧型暖云催化剂、暖云催化数值模式、暖性对流云催化模型与作业指标等方面实现提升。

预计该项目完成后，有望提出适合我国南方地区暖性对流云人工增雨作业催化技术方法，形成具有自主知识产权的新型暖云催化剂、自主可控机动智能的暖性对流云空地作业装备系统、具备不同播云情景模拟能力的暖云催化数值模式，建立“两类催化剂、两种作业装备、一套数值模式”的“221”暖云人工增雨关键技术，构建暖性对流云催化模型及作业指标，提升暖云人工增雨能力，为更好服务于我国南方地区农牧业生产、气象防灾减灾、生态文明建设和重大活动保障等提供科技支撑。

气象灾害风险管理领域：

深耕风光资源开发 风险评估和预警技术

在“双碳”目标指引下，我国风能、太阳能等新能源发电占比越来越高，未来将逐步成为主体电源。

全球变暖背景下，气象灾害多发性、突发性、极端性日益突出，极端天气和严重自然灾害对能源电力系统造成的风险增大，特别是台风、低温、寒潮、沙尘暴等对风光资源开发利用和能源保供影响日益显著，极端与转折性天气下的爬坡功率预测更是世界性难题。

近年来，国内外多次出现因新能源供电能力不足导致的停电风险和事故，迫切需要开展极端天气气候预测预警技术研究。但是，面向公众的气象灾害预警与能源电力行业的需求差异较大，因此，开展面向风光资源开发的能源—电力—气象耦合的行业气象灾害风险评估预警技术研究，对于保障高比例新能源使用下新型电力系统供应安全、系统稳定具有重要意义。

在新疆维吾尔自治区哈密市伊吾工业园区50兆瓦熔盐塔式光热发电站，14500面定日镜像“向日葵”一样，“追随”太阳转动角度，统一将阳光反射到中心位置的吸热塔顶部

未来，中国气象局风能太阳能中心（以下简称“中心”）将瞄准国家需求、对标国际前沿，在预报预警技术上不断发力，推动形成气象部门新能源气象服务“卡脖子”问题的解决方案。2024年，中心研发团队将以我国风光资源集中开发典型区域为重点，研究不同气候区风光发电系统气象致灾因子风险评估技术，研究强风、强转折、强变温、强沙尘等强天气突变对新能源电力系统安全稳定性的影响，研究风光发电高影响气象灾害预警技术。

团队将发挥成员单位所拥有的技术、数据和应用等优势，针对高比例新能源电力系统在不同场景下可靠供电的迫切需求，发展自主可控的专业化风能、太阳能数值预报模式和订正技术，在预报要素、预报时效、时空分辨率等方面进一步满足新能源行业需求；紧盯转折性、突变性强天气，构建风光供电能力预测技术；研究极端天气和严重气象灾害中新能源发电故障的特点及对电力系统运行的影响，筛选单发和多发的极端天气典型场景，揭示风光发电系统高影响气象灾害类型和致灾机理；研究基于影响的风光发电系统高影响气象灾害风险评估预警模型，构建能源电力行业气象灾害风险评估预警标准体系。通过“气象灾害-电力系统”耦合的风光发电系统气象灾害预测预警技术研究，提升电力系统抵御极端天气气候的能力，更好地服务保障新能源主体的新型电力系统，为落实国家新能源发展战略、实现“双碳”目标贡献力量。

气象精密监测技术领域：

提升大气成分综合立体观测能力

大气成分变化对天气气候、环境生态和水资源，以及人体健康、社会生活等都有重要影响。只有了解大气成分各浓度水平、相关源汇过程，才能准确评估人类活动对当前地球气候、环境和生态系统造成的影响，更好地趋利避害。

面向国家“双碳”目标，中国气象局气象探测中心承担了中国气象局大气成分和大气本底观测业务和技术研发，联合高校、科研院所和厂家，参与雾-霾、臭氧与气溶胶污染协同治理，在大气成分垂直探测、高精度测量和立体化观测方面开展了很多技术攻关和试验研究。

未来，该项工作将面向平流层和对流层大气臭氧浓度高时空分辨率廓线精细化探测的迫切需求，攻关平流层大气臭氧激光雷达测量和验证技术，实现边界层、对流层和平流层特征高度范围内全高程同步臭氧高精度探测；围绕大气成分立体化综合观测，研究基于大型无人机大气成分原位综合测量技术集成，突破对对流层10公里以下的大气臭氧及其前体物（一氧化碳、氮氧化物等）和气溶胶分布的探测技术难点，分析西北地区夏季高臭氧成因。

针对中国气象局新建的激光雷达观测网，攻关气溶胶垂直廓线资料反演、质控和同化关键技术，优化算法和流程，提升对雾-霾、沙尘天气等高浓度气溶胶下探测能力和同化分析场产品质量，形成高水平支撑雾-霾、沙尘等灾害天气的预报服务能力；聚焦温室气体多手段核查、多参数诊断、多要素源汇示踪的数据质控技术研发，开展综合卫星、地基遥感、飞机、地面等多源观测的大气成分时空演变特征及源解析技术研究。

基于温室气体与空气污染物部分“同根同源”属性，攻关大气成分协同观测分析关键技术，开展以气溶胶、反应性气体等空气污染物及温室气体碳同位素作为二氧化碳和甲烷的示踪物，开展二氧化碳/甲烷浓度时空变化特征及源解析分析研究，提取自然和人为源排放示踪物关键信息变量，为温室气体精准溯源、精细化减排及碳同化反演提供科学依据。

中国气象报社 出品

作者：孙健 唐淼 牛彦元 张小玲 陈林 陈宝君 王丽娟 靳军莉 刘立新 颜鹏

原标题：《2024年，重点领域气象科研工作如何创新开展？一起晒晒“小目标”》

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