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某气象（大气）综合监测系统工程可行性研究报告.docx

重大灾害性天气预报的理论和方法，气候变化（包括气候突变）的预估及其应对策略等，这需要大气科学与其它相关学科的交叉融合，通过对相关科学的进一步研究才有可能得到解决。因此，气象观测系统应能够获取与气象有关的地球物理参数和生物地球化学参数，这些数据既是大气科学发展的需要，也是地球科学和可持续发展科学发展的重要基础。

（6）国际合作与交流的需要

1.3监测系统的发展现状

通过几十年来气象事业的建设和发展，我国气象观测网初具规模，探测手段也有了很大改进青岛市某公路路灯工程施工组织设计，已成为世界气象组织世界天气监视网和全球气候监测系统的有机组成部分，在国际合作及我国的经济社会发展、国家安全和防灾减灾中发挥了重要作用。但总体水平与气象事业发展的需求还有较大差距，与国际先进水平相比仍存在很大差距，主要表现在：气象台站分布不太均匀；高原、沙漠、高山及海洋等天气气候敏感地区存在监测的空白；反映各圈层相互作用及变化的气候观测系统还很不完善；一些观测数据采集手段和信息传输设备落后，能够获取的数据在时空分辨率、观测精度、观测项目及观测数据的连续性、完整性等方面尚不能满足气象业务、服务与研究的需要；高空探测系统还很薄弱，还没有形成地基、空基、天基相互补充、综合协调的统一观测体系，气象综合观测的能力亟待增强。

1.4监测技术的发展趋势

近年来，大气监测技术取得了显著的发展，主要表现在：探测能力显著增强，观测自动化水平迅速提高，重视观测方法、观测网的设计，以及观测仪器的配合，遥测和遥感等观测技术并存，各取所长，综合利用。

监测技术总的发展趋势是：向综合探测方向发展，如地基与空基、天基，遥测和遥感，常规与非常规观测等；向系统性方向发展，研制和开发新型设备，从而集信息的获取、预处理及传输为一体化；向遥测遥感自动化方向发展，自动化遥测遥感设备将逐步取代器测和部分目测项目；向高精度方向发展，时空分辨率和探测数据准确性不断提高；探测仪器向多功能、小型化方向发展。

1.5本项目与其它相关部分之间的关系

1.5.1 与一期工程关系

大气监测自动化系统的建设是一个较大的系统工程项目，为了在有限的目标中发挥更好的效益，整个系统建设分为一期工程和后续工程。一期工程的建设，以满足天气监测为主要需求，以气象常规观测设备的更新换代和自动化为主要目标，通过一期工程建设加快了我国气象探测自动化改造的进程，为后续工程项目的实施奠定了基础，积累了经验。

本项目是在充分考虑国家需求、气象事业发展需求、探测技术发展趋势以及一期工程建设的基础上，对现有气象探测系统的进一步完善、创新和拓展，本项目的建设具有如下特点：

——实现了观测体系的跨越：从部门的、单一的观测系统，向综合性、系统性、一体化的观测体系转变；从以天气监测为主，向气候系统监测的转变。从而实现以大气观测为主向多圈层观测的跨越。

——拓展了新的观测领域：比如生态气候观测分系统和海洋气象观测分系统所设计的监测网络，高空探测分系统中的电离层和中高层大气的探测等，都是一期工程所未能涉及的领域。

——加强了气象业务的机动性能和应急功能：移动观测项目的开展，利用车载自动气象站、风廓线雷达、激光雷达，微型无人驾驶飞机和飞机探测等手段，除常规气象要素以外，还可获取土壤、气溶胶、反应性气体、云粒子、通量等有关信息。

1.5.2与中国气象事业发展的关系

气象观测是中国气象事业的重要组成部分，也是气象业务不断发展的基础，气象观测系统的发展需要一系列工程项目的推动，本项目就是推动气象观测现代化的重大项目之一。

根据对国家需求的预测和科技发展的预测，中国气象事业发展战略研究科学地凝练出未来20年气象事业发展的战略目标和战略任务，提出了为实现战略目标和战略任务要完成的能力建设八大工程，以及四个平台的建设。本项目将在中国气象事业发展战略研究的指导下，以2010 年发展战略目标为依据，具体完成八大工程之一的——《气象综合观测系统工程》中的中国气象局可完成的部分观测系统建设任务，为构建气候系统观测和气象信息共享等平台奠定基础。

1.5.3与中国气候系统观测计划的关系

中国气候系统观测计划是一个正在研究中的、拟与国际气候监测系统（GCOS）接轨的、为满足中国气候系统模式创新工程的气候系统模式研制需求的、跨部门、多学科的长期观测计划。在本项目的建设中，将综合考虑与中国气候系统观测计划的衔接，完成其中由中国气象局所承担的任务，在常规气象观测的基础上，突出以大气圈为核心的多圈层相互作用，增加观测项目，丰富观测手段，提高观测精度，为气候预测预报、气候变化研究及对策等提供与气象有关的热量、动量、能量和物质交换等基础性数据。

例如气候变化研究和预测评估中关心的水循环问题，本项目的设计予以了强力的支持。由遍布于我国领土（包括海岸线、岛屿）的自动气象站提供雨量、蒸发、土壤含水量等信息，高空站提供湿度廓线、大气水汽柱总量信息，大气成分观测分系统的监测网络可提供降水同位素等观测信息，生态气候分系统的监测网络，除可提供自动气象站信息外，还可获取积雪、冰川（盖）、冻土、海冰、湖冰、河冰，以及不同生态类型地表的蒸渗量信息。

根据我国气候特点布设站网，是本项目与中国气候观测系统相结合的重点。如在北京及周边地区建立的监测网络，突出了城市群下垫面对大气质量、区域气候影响的监测功能，除常规观测项目外，还增设了大气边界层观测示范网、电离层和中高层大气探测示范站，强化了集太阳辐射、气溶胶、温室气体、反应性气体、臭氧、干湿沉降为一体的大气成分监测网络，以全新思路设计了大气环境（包括城市空气质量和边界层）、地下水环境（水位和水质）、典型下垫面（物质与能量收支、土壤温湿廓线）、植被（生长量）和下垫面遥感探测相结合的城市生态气候观测网络。这种设计思路也将应用于我国其他典型的气候区域，如青藏高原水循环关键区、黑龙江湿地与森林、内蒙古锡林郭勒草原、新疆沙漠与冰川、甘肃荒漠、陕北干旱地区、长江中下游及洞庭湖区、沿海、以上海和广州等特大城市为中心的经济圈等。

（1）紧紧围绕提高气象预报预测准确率和气象服务水平的发展需求来综合考虑监测系统的项目设计，为气象业务、服务、科研提供范围广、种类多、信息量大、精确度高的各种探测信息，并着力增强对气候系统各圈层的综合探测和信息获取能力。

（2）坚持和运用科学发展观，以中国气象事业发展战略研究成果为指导，站在国家高度，谋划系统建设；跟踪当前国际上建立地球观测系统的形势，面向气象科技发展的前沿，正确把握气象综合探测系统的发展方向；结合建立中国气候观测系统的计划，落实气象部门承担的建设任务；结合大监一期工程的建设成果，既要与其相衔接，又要在其基础上有所创新和发展。

（3）在观测站网的建设上，坚持一站多能，实行一站多用和综合观测，充分发挥气象部门各种站网资源的作用；逐步实现从部门的、单一的观测系统，向综合性、系统性、一体化的观测体系转变和从以天气监测为主，向气候系统监测的转变。

（4）坚持效益优先，资源共享。充分重视和发挥气象现代化建设的效益。建立有利于信息共享的标准体系和政策、法规环境，以共享促进应用，最大限度地发挥气象信息对国家发展、经济建设、社会进步和科技创新的支撑作用，充分发挥气象信息在国民经济各部门的资源性作用。

（5）坚持先进性、成熟性与可行性的统一。项目建设既要考虑技术的先进性，又要考虑技术的成熟性，还要与全国各地台站的实际情况相结合，并要充分考虑项目在技术、经济、实施等方面的可行性。

（6）坚持“硬、软”并重，注重业务应用。在系统设计和建设中，既要重视“硬件”系统建设，更要重视“软件”和应用系统的建设。同时，还要重视数据格式标准和规范的制订、数据质量控制、人才队伍建设和人员技术培训。

（7）坚持正确的现代化观，重视系统建设中各子系统间的协调发展。在设计各探测分系统的同时，还要重视通信网络、技术保障和相关基础设施的建设，确保工程建成后系统的整体性，增强系统的整体运转能力和效率。

瞄准国际大气探测先进水平，利用各种先进、成熟的探测和信息技术，基本形成门类比较齐全、站网密度适宜、布局合理、自动化程度较高的综合观测体系，初步建立具有较高时、空分辨率和探测精度、运行持续稳定的综合观测网系统，并建立相应技术支持和保障体系。

充分发挥综合观测网系统对地球环境的综合监测能力，构建气候系统观测平台，使其初步形成规模，逐步实现对反映气候系统变化特征等五大圈层相互作用过程的综合监测，获取地球物理、大气化学参数以及相关气象要素。

建立协调、统一与规范的信息采集和分发系统，并实现多学科、跨部门的资源共享和合作。

3.2.1地面气象观测分系统建设目标

建成并完善由自动气象站观测、车载移动观测、辐射观测、卫星遥感地面大气校准监测所组成的地面气象观测业务体系。

通过本工程的建设，我国地面气象观测将全面实现自动化。优化组合、合理配置、资源共享，实现多种技术和手段的综合观测，增强观测能力，提高地面气象观测的时空分辨率和准确性，为天气、气候、气候变化等业务的需求和科学研究提供完整、准确的观测资料。

3.2.2高空气象探测分系统建设目标

实现探空站网由目前单一的、无线电探空测风探测网，向以遥测为基准、遥感为主体的综合高空探测网跨越。

高空探测网的探测站集成高空探测系统，遥测测风达到国际先进水平；遥感测风、温、湿的探测实现连续化；在全国展开以微型无人驾驶飞机为平台的机动、应急探测；建立业务化的电离层和中高层探测站点，为发展连续、定点、定时天气预报和气候预测创造条件。

3.2.3大气成分观测分系统建设目标

3.2.4生态气候观测分系统建设目标

通过对大气、水、土壤、气候及其生物状况等进行同步、长期地监测，获取生态环境的综合信息，向国家和社会各部门提供综合生态环境资料；通过建立完善的数据质量检验体系，为开发研制我国生态环境预测预警业务系统提供基础数据，为发展天气、气候模式提供基础物理参数；通过建立资料共享体系，为拓展业务领域，开展公共气象、安全气象、资源环境气象服务提供支持。

3.2.5海洋气象观测分系统建设目标

瞄准世界先进水平，采用先进、可靠的观测设备，与其它观测系统一起构成立体化的海洋气象自动化观测体系，提供高密度、高覆盖率的中国海岸与近海气象观测数据；获得海岸生态环境的气象、气候因子数据；为数值模式提供海洋遥感数据与实测数据，校正遥感数据、提高资料质量；提供中国沿海气候敏感地区近海海洋、海气交互观测数据。

3.2.6通信网络分系统建设目标

通过系统的建设，将使中国气象通信网络系统能够及时、准确、安全、可靠地收集各观测台站的观测信息，并能将这些信息迅速、可靠地汇集到国家气象信息中心；国家和省级中心的分析预报指导产品能及时准确地传输到需要这些资料用户，基本满足业务的发展需求。

3.2.7技术保障分系统建设目标

分系统建立在技术装备远程运行监控和故障诊断网络基础上，具有快速反应能力，是一个多级计量检定、测试、质量监控、维修维护和技术支持的保障体系。

3.3项目建设的主要内容和规模

本项目是一个复杂的监测业务系统，包括地面气象观测、高空气象探测、大气成分观测、生态气候观测、海洋气象观测等五大部分，以及为保证项目建成后正常业务运行所必须建立的通信网络分系统和技术保障分系统。

3.3.2地面气象观测分系统建设的主要内容和规模

（1）新建、改善各种类型要素自动气象站共2872个。

（2）建立云高、云状、云量自动监测实验点2个。

（3）为基准站、基本站置换玻璃钢百叶箱。共700个

（4）布设单雨量站网。共100套（含组网）。

（5）网络安全防护（配在有人站）3000套。

（6）建立移动登陆台风边界层观测实验点1个和车载登陆台风的移动观测实验点1个。

（7）建立车载移动自动气象站观测实验点31个。

（8）建立一套车载边界层风廓线雷达系统4套。

（9）改建、新建5个辐射校正场和8个真值检验场

（10）建立遥感卫星定标开放实验室1个和辐射校正资料处理中心1个。

（11）建设辐射基准站2个。

（12）改造现有普通辐射站网。扩建观测站点72个。

（13）新建紫外辐射站50个。

3.3.3高空气象探测分系统建设的主要内容和规模

本分系统建设的主要内容是：改造常规高空探测站成为装备具有GPS测风功能的集成高空探测系统的探空站；布设微型无人驾驶飞机探测站；建设风廓线探测站网、地基GPS/MET遥感探测、闪电监测站网、激光雷达，建设电离层与中高层探测系统和边界层探测子系统。

（1）在已有的高空探测站基础上，改造完善建成集成高空探测站共120个。

（2）建立可移动的微型无人驾驶飞机探空站47个。

（3）建立风廓线雷达探测站30个。

（4）建立地基GPS/MET遥感探测站，共113个。

GB／T 50538-2020 埋地钢质管道防腐保温层技术标准(完整正版、清晰无水印).pdf（5）建立电离层闪烁接收站（组网）。共15个。

（6）建立垂测站（组网）。共5个。

（7）建立用于业务试运行的激光多普勒雷达，共1套。

（8）建立用于业务试运行的探测气溶胶的激光雷达，共1套。

（9）在全国范围内布设的地闪探测子站。共298个。

（10）布设11个云闪监测区域站网。包括探测子站共33个。

（11）建设具有典型性和示范性的边界层探测网TCECS G：D54-03-2021 彩色路面技术规程.pdf，共5个。

3.3.4大气成分观测分系统建设的主要内容和规模

本分系统建设的主要内容是：建设大气本底变化骨干观测网站，气溶胶监测网站，温室气体及相关微量成分子观测网站，反应性气体监测网站，地基臭氧和UV监测网站，干湿沉降监测网站，大气化学分析中心实验室等。