国家气象科技创新工程实施方案(全文)

国家气象科技创新工程实施方案(全文)

时间:2020-02-12 15:24 作者:admin 点击:
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  为落实《气象科技创新体系建设指导意见(2014—2020年)》,围绕国家级气象业务现代化目标,提出国家气象科技创新工程实施方案。

   一、总体思路

  以突破国家级气象业务现代化重大核心技术为主线,明确攻关任务,落实责任主体,聚集优质资源,强化开放合作,改革管理机制,实施协同集中攻关。力争到2020年,我国气象重大核心业务技术实现跨越式发展,与国际先进水平差距显著减小,科技创新驱动业务现代化的能力显著增强。

   二、主要攻关任务和目标

  围绕国家级气象业务现代化重大核心技术突破,明确三大攻关任务为:高分辨率资料同化与数值天气模式,气象资料质量控制及多源数据融合与再分析,次季节至季节气候预测和气候系统模式。

  1.高分辨率资料同化与数值天气模式。GRAPES全球模式动力框架更加完善,复杂地形描述和关键物理过程参数化得到明显改善。集合与变分混合同化技术得到应用,卫星资料同化取得突破性进展。全球大气模式分辨率达10公里,预报时限达8.5天,集合预报能力接近同期国际先进水平。覆盖整个中国区域1-3千米分辨率、典型区域1千米分辨率的精细化区域数值预报模式系统性能优越,实现业务应用。天气-气候一体化数值预报模式系统发展取得明显进展。

  2.气象资料质量控制及多源数据融合与再分析。各类探测系统、不同类型数据的质量控制技术和误差分析订正方法更加完善,多圈层、多要素、长序列,高分辨率、高精度、高质量的数据和分析产品更加丰富。我国气象卫星定标、定位和高精度反演技术接近国际先进水平,遥感资料质量和应用水平大幅提升。建成我国第一代变分与集合卡尔曼滤波混合同化系统,完成30千米分辨率40年(1979—2018)全球大气再分析数据集,质量接近欧洲中心等国际第三代大气再分析水平,东亚和中国区域高于国际第三代大气再分析水平。

  3.次季节至季节气候预测和气候系统模式。建成我国侯-月-季节-年-年际尺度无缝隙、一体化气候模式预测系统,月降水、汛期降水和西太副高预测达到国际先进水平。改进模式降尺度释用、多模式集成和动力统计相结合的客观预报技术,实现预报要素从常规温度、降水拓展至月内强降水、强降温过程和极端灾害事件,预报空间尺度精细到分县级。建成包括完整碳、氮循环和大气化学、气溶胶等过程的地球系统模式,总体性能接近国际先进水平。

  三大攻关任务的具体技术内容和预期目标见附表。

   三、落实责任主体

  根据国家级气象业务、科研单位的定位和优势,明确三大攻关任务的牵头组织单位(见附表)。

  1.牵头组织单位责任。根据总体目标,将攻关任务合理细化为若干重要攻关方向,明确每个方向的主持单位、主要任务和预期目标,在每个方向组建国家级重大核心技术攻关团队(以下简称“攻关团队”)。负责制定任务实施计划并组织落实,建立攻关运行管理机制,提名攻关任务首席科学家,商重要攻关方向主持单位提名攻关团队首席专家;组织对任务首席科学家、攻关团队首席专家和团队的年度考评。

  2.重要攻关方向主持单位责任。负责细化研发任务安排,组织开展科技攻关、团队建设、条件保障、绩效评估等工作,加强对攻关团队工作进展的督查、指导与评估,强化与任务牵头组织单位和攻关团队成员单位的沟通协调。

  3.实行法人责任制。攻关任务牵头组织单位和重要攻关方向主持单位是任务实施的管理执行机构,对攻关任务目标完成及总体实施效果负责,其法人是第一责任人。

   四、组建攻关团队

  设立三大攻关任务首席科学家,在每个重要方向组建攻关团队。团队由首席专家、骨干专家、研发助理等组成。任务首席科学家可以兼任某一攻关团队的首席专家。

  1.发挥攻关任务首席科学家作用。由牵头组织单位通过竞争择优或指令委任等方式科学遴选,报中国气象局核准。首席科学家对攻关任务的总体技术指标实现情况负责,接受上级主管部门和牵头组织单位的监督考核。

  2.组建国家级重大核心技术攻关团队。由牵头组织单位合理设置攻关团队首席专家、骨干专家、研发助理等岗位,坚持德才兼备标准,按岗聘用优秀人才。团队要结构合理、规模适当、整体水平高。要用足、用好、用活部门内优势科技力量,广泛吸引凝聚部门外、海内外的科技力量。进入攻关团队的部门内人员每年须有70%以上的时间和精力用于核心技术攻关,部门外人员也须保证足够的时间和精力。

  3.实行攻关团队首席专家负责制。首席专家对攻关团队主持单位和攻关任务首席科学家负责,按任务要求组织团队开展工作,具有自主安排研发进度、决定攻关团队内部绩效奖励和分配、以及根据考评结果或工作需要动态调整攻关团队组成等权力。

  4.明确攻关团队管理考评流程。由牵头组织单位组织对攻关任务首席科学家、团队首席专家和团队的年度工作进展、创新成果、目标完成等情况进行考评。考评结果与攻关任务目标考核奖励等挂钩,与任务首席科学家、团队首席专家评聘关联。以攻关团队首席专家为主,对团队成员的工作绩效进行年度考核,建立基于绩效考评的攻关团队成员动态调整和退出机制。跨单位成员的年度考核以团队首席专家组织的考核结果为主,相关单位要充分认可,考核结果与个人绩效奖励、调整和退出等挂钩。

   五、实施联合攻关

  牵头组织单位要充分发挥集中力量办大事的制度优势,积极引导本部门、全行业及海内外智力开展联合攻关。

  1.整合部门力量,实施联合攻关。充分用好部门科技领军人才、青年英才等优质智力资源,通过优化整合、调整充实,凝聚各级科研和业务单位优势力量,以宽的视野、大的力度面向国内外引进各类合适、高水平急需人才。注重发挥已建国家级创新团队作用,注重产学研用有机结合。相关单位要积极支持本单位优秀人才进入攻关团队,在时间精力、科研条件、福利待遇等方面予以充分保障。

  2.强化开放合作,实施协同攻关。强化与相关科研机构、高校和企业的开放合作,通过共组共建合作研发中心,聘任攻关任务首席科学家、团队首席和成员、指导专家组专家,以及委托任务等各种有效方式,引导部门外优质智力资源开展联合攻关,提升重大核心技术创新水平。把握重大核心技术国际发展趋势,创新国际合作交流方式,引导海外高层次智力资源,开展以我为主、高起点上的合作再创新。

   六、政策条件支持

  改革科技组织方式,建立稳定的投入机制,加大条件保障力度,建立专项激励政策,有效激发创新活力,形成围绕核心技术突破的强大合力。

  1.持续稳定经费支持。设立气象现代化重大核心攻关任务专项经费,并通过业务发展和行业科研专项等多渠道筹措研发经费,对攻关团队保证70%以上稳定经费支持,优先推荐与承担任务相关项目的竞争。统筹协调工程建设、科研院所基本科研业务和改革专项经费、修购专项等资源,对攻关任务给予持续稳定配套支持。

  2.建立专项激励政策。设立攻关团队年度绩效津贴和攻关任务目标考核奖,用好用活中国气象局人才专项并多渠道筹措经费,对任务首席科学家、团队首席专家及骨干成员等给予绩效津贴鼓励,对完成任务突出的攻关团队给予目标考核奖励。探索建立重要技术成果认定制度,对实现重大核心技术突破和成果转化应用产生重要影响的技术报告给予认定。加大对攻关团队骨干成员参与相关国际合作交流的支持力度,对破解核心技术贡献突出的人员在职称评定上给予政策倾斜,在人才遴选、评优评奖等方面给予优先推荐。

  3.强化环境条件保障。强化与攻关任务相关的科研基础设施、数据资料、业务技术平台、计算资源和科技文献等的统筹建设和共享共用,为攻关任务提供优质条件保障。对承担攻关任务的合作研究中心、实验室等给予稳定支持。加快完善相关规章制度,营造有利于创新团队充分发挥作用的良好环境,激发科技人员的主创精神和积极性,增强参与攻关任务的荣誉感。

   七、组织管理保障

  建立职责明确、分级管理、协调推进的工作机制,确保创新工程目标的实现。

  1.强化组织领导。中国气象局加强组织领导和统筹协调,审定攻关任务目标和首席科学家、重要攻关方向及主持单位、攻关团队首席专家等;根据需要,及时制订完善保障政策,协调解决重大问题;组织对攻关任务的目标考评和对创新工程实施效果的第三方评估。各相关职能司加快制定和落实人才、考核、评价、激励、经费与项目等各类保障政策,强化分类指导和督促落实,及时解决攻关团队遇到的现实问题和困难。

  2.实行目标考核。中国气象局对牵头组织单位承担攻关任务进行两个阶段(2017年、2020年)的目标考核,重点考核任务完成情况及总体实施效果;同时,对攻关团队主持单位在重要攻关方向的任务完成情况、责任落实和配合情况等进行考核。对任务首席科学家、攻关团队首席专家工作绩效进行阶段性考评。考核、考评结果与单位评优、行政考核和首席科学家、攻关团队首席专家评聘及绩效奖励挂钩。

  3.发挥试点作用。任务牵头组织单位应先行制订细化实施计划和运行管理办法,选择1-2个重要方向,开展攻关团队试点建设,积极探索与部门内相关单位、国内外相关高校和科研业务机构建立有效的合作机制。通过试点及早形成一套可操作、可考核、可推广的建设经验和管理机制,促进创新工程管理和保障措施的及时完善。

  4.稳步推进落实。三大攻关任务牵头组织单位要同时积极做好全部重要攻关方向的落实工作,确保攻关任务整体推进。

   附表:

气象现代化重大核心攻关任务牵头组织单位、主要内容和预期目标

重大核心攻关任务名称

牵头组织单位

任务主要内容

2020 年预期目标

高分辨率资料同化与数值天气模式

中国气象局数值预报中心

中国气象科学研究院

1. 优化 GRAPES 全球变分同化框架,研发卫星、全球陆面、平流层臭氧、大气成分等资料同化技术;完善 GRAPES 全球模式物理过程,研发高精度高守恒可扩展性强的全球大气模式、平流层及高层大气模式、全球大气化学模式,提升模式分辨率;研发 GRAPES 全球和区域初值扰动、模式扰动以及台风涡旋扰动技术,开发概率预报产品,提升集合数值预报能力;研发 GRAPES 四维变分同化系统高性能计算技术,发展检验技术,建立面向众核计算的数值预报软件体系和 GRAPES 综合试验平台,建立卫星资料和其他基础资料保障及管理系统。

2. 发展具有典型区域特点的背景误差协方差依流型而变的对流尺度资料同化技术,完善CINRAD雷达、风廓线、自动站等区域稠密资料质量控制与直接同化技术,建立快速更新的对流尺度集合同化与变分同化的混合技术及其业务流程 ; 研发适合我国天气气候特点的精细化物理过程方案,特别是云微物理、辐射传输、大气边界层和陆面等过程。

3. 建立覆盖整个中国区域1-3千米分辨率的精细化区域数值预报模式系统,带动典型区域1千米分辨率区域数值模式发展。

4. 跟踪国际模式发展前沿,科学设计并充分利用青藏高原、南海季风、干旱等科学试验资料,开展模式物理过程参数化和前沿技术及基础理论研究,研发天气-气候一体化模式系统。

1. 集合与 4DVAR 相结合的混合同化技术实现业务应用,卫星等遥感探测资料占所同化观测资料达80 % 以上 , GRAPES 全球模式水平分辨率达到10千米以上,模式层顶达到0.01hPa,垂直分层达到90层以上,可用预报时效达到8.5天。 GRAPES 全球集合预报系统水平分辨率达到 25 千米 ,集合预报成员达到 50 个。

2. 典型区域对流尺度快速更新同化分析和预报系统中区域稠密资料应用率达到90%以上,实时形成1-3千米水平分辨率的精细分析场,重点地区的资料同化分析场优于国外分析场;适合我国应用的高分辨率(3千米)云微物理方案、新辐射方案、边界层过程计算和陆面过程方案得到明显改进。

3. 覆盖中国区域1-3千米分辨率精细化区域数值预报模式系统实现业务运行,性能达到国际先进水平;典型区域1千米分辨率区域数值模式可在区域气象中心业务运行,对本区域预报性能优于国外模式。

4. 模式前沿技术及基础研究取得较好进展,青藏高原等典型区域物理过程在全球和区域模式中要得到明显的体现。天气-气候一体化模式框架、物理过程和资料同化等关键科学技术取得突破,建立天气-气候一体化模式框架系统。

气象资料质量控制及多源数据融合与再分析

国家气象信息中心

中国气象科学研究院

1. 开展各类业务探测系统稳定性和数据可靠性分析,完善各类基础气象探测及其数据质量保障技术规范和标准;发展不同类型资料不同业务环节质量控制技术;建立资料采集、分级处理、应用等各环节上下协调衔接的质量控制技术体系;研究改进遥感雷达测量在线误差检测和实时定标技术方法;加强气象数据均一化处理,研制系列高质量的气候数据产品,提升气候数据处理和产品加工水平。

2. 发展在轨卫星综合辐射定标、高精度气象卫星定位、高精度卫星遥感信息定量提取、基于卫星观测资料快速辐射传输模式、定量遥感产品的真实性检验、以及长序列卫星气候数据处理技术等;加强遥感机理、平台和载荷技术研发。

3. 研发多种资料间的误差分析和相互订正技术,融合得到大气、陆地和海洋高时空分辨率、高精度的数据产品,包括三维大气温湿度场、三维风场、三维云信息、地面降水、积雪、辐射、土壤温湿度、洋面温度和风等,为气象业务服务及科学研究提供高质量的气象资料分析产品;建立产学研相结合、开放式的多源数据融合业务体系。

4. 研发GSI变分与集合卡尔曼滤波混合(GSI-Hybrid)同化系统,集成陆面数据同化系统,增加常规与卫星观测资料种类与使用量,建成我国第一代全球大气再分析系统;建立40年全球资料再分析观测数据集,研制我国第一代40年全球大气再分析数据集。

5. 研发多种雷达资料和GPS/MET资料的质量控制方法,研发雷达和卫星数据的同化分析技术,建立能够较完整准确描述东亚地区天气状态的区域大气再分析系统。

1. 全国自动站实时降水数据质量控制有效识别率达到99%以上;天气雷达主要非气象回波消除率达到95%以上,降水分类准确率达80%以上,空间水平分辨率达到500米,实现天气雷达的数字化组网应用;建立气象资料云存储服务系统,对国家级气象业务存储空间满足率达到100%;建立全球百年地面基本要素均一化气候序列和中国60年地面、高空、辐射等气象要素均一化气候序列。

2. 实现全波段高精度业务定标,红外通道定标精度优于0.5K,微波通道定标精度优于0.8K,可见和近红外定标精度优于5%;明显提升我国气象卫星观测的时空分辨率、垂直分辨率和辐射测量精度。

3. 实时发布中国区域1千米分辨率地面气温、气压、湿度、风、降水、辐射、土壤温湿度、积雪等产品;实时发布全国3-5千米分辨率大气要素与云信息融合产品;实时发布中国近海5-30千米分辨率海表温度、海面风和海冰等产品。

4. 建成具有历史回算与实时业务运行功能的我国第一代全球大气再分析业务系统,建立中国第一代30千米分辨率40年(1979—2018)全球大气再分析数据集(CRA-40),质量超过国际第二代、在中国区域接近或达到欧洲中期天气预报中心再分析产品(ERA-interm)、美国NCEP气候预报系统再分析产品(CFSR)、日本再分析产品(JRA-55)等国际第三代大气再分析水平。

5. 建成区域大气再分析系统,建立覆盖东亚区域、时段为2008-2018年、水平分辨率10-15千米的大气再分析产品,产品性能在东亚区域高于欧洲中期天气预报中心再分析产品(ERA-interm)和美国NCEP气候预报系统再分析产品(CFSR)等国际第三代大气再分析水平。

次季节至季节气候预测和气候系统模式

国家气候中心

中国气象科学研究院

1. 发展模式降尺度释用技术、多模式集成技术和动力统计相结合的客观预报技术,建立针对延伸期-月-季节-年的无缝隙客观预报业务;预报对象从常规温度、降水要素拓展至月内强降水、强降温过程、气候事件、气候灾害和极端事件等;研发空间尺度全国分县预报技术,发展亚洲区域降尺度预测技术。

2. 以现有海-陆-冰-气多圈层耦合的T106中等高分辨率的气候系统模式BCC_CSM1.1(m)为基础,发展高分辨率气候模式系统;增加碳循环、氮循环、大气化学和气溶胶等过程,建立地球系统模式;发展海洋、陆面模式资料同化系统,完善模式预测方法,建立我国侯-月-季节-年-年际尺度的无缝隙一体化气候模式预测系统。

3. 开展我国东部地区夏季持续性强降水、高温以及冬季寒潮等极端天气事件的演变特征、形成机理和预测方法研究。

1. 延伸期、月降水预测PS评分达到72分,汛期降水PS评分达到80分,ENSO可用预报时效达6个月、MJO预测时效超过20天、AO冬季预测CC达到0.6;西北太平洋副热带高压CC超过0.8。

2. 开发完成耦合全球碳循环、氮循环、气溶胶、大气化学等过程的较高分辨率地球系统模式,大气模式水平分辨率高于30千米,垂直分层达到70层左右,模式顶达到0.01hPa;海洋模式水平分辨率全球平均达到0.3度,模式总体性能达到国际先进水平。

3. 对我国气候变率时空分布特征、主要物理过程、影响因子和演变机理,尤其是大范围旱涝气候形成机理及其演变规律有更加深刻的认识,研发的预测方法显著提升强降水、冷空气(降温)、高温热浪等极端天气气候事件的预测能力。

  

   (责任编辑:苏杰西)