大气成分网络化观测结果的分析、评估和服务

2004年起，中国气象局在北京上甸子、浙江临安和黑龙江龙凤山区域本底站先后开展了包括大气气溶胶、反应性气体等在内的业务观测。2006年初中国气象局充分利用已有站网，结合国家大气成分本底台站的建设以及大气成分预报业务的发展急需，在全国14个关键区域布设了包括7个大气本底台站在内的30个大气成分观测站，形成了全国大气成分观测网（图1）。     

大气成分业务进展

2007年,大气成分中心以稳步推进大气成分、沙尘暴观测站网业务化为目标,在中国气象局的布署和安排下,不断加强和完善站网的监测、运行和保障能力,形成了覆盖我国关键和典型地区的大气成分、沙尘暴和酸雨观测网络,基本实现了长期、多区域、网络化观测.     

大气成分观测与服务中心的主要进展

在大气化学实验室以及大气本底、酸雨和沙尘暴等观测站网长期工作基础上，作为“大气成分轨道”的主要牵头实施单位，大气成分观测与服务中心积极按照中国气象局业务技术体制改革总体方案精神，按照“立足现有、统筹规划、重点突出、分步建设”基本思路，设计建设大气成分研究型业务体系，保证了各项科研、业务和服务工作的顺利开展。目前初步形成了12个研究和业务团队：气溶胶、温室气体及相关微量成分、反应性气体与大气光化学、臭氧与辐射、酸雨、边界层、数值同化、大气成分数值模拟、化学输送数值模拟、大气成分气候效应、大气成分反转数值模拟、常规预报要素分析。2005年在研和新获准的各类国家级和省部级科研项目达30多项。对原有的观测站网和大气化学实验室进行升级改造、增容及整合，重新布设了基本覆盖全国范围的30个大气成分观测站。按照国家科技基础条件平台发展规划，牵头实施“国家大气成分本底观测研究台站体系建设”。中国气象局4个大气本底站（青海瓦里关、北京上甸子、浙江临安、黑龙江龙凤山）正式进入国家级野外观测研究台站行列；完成了2个拟新建本底站（云南香格里拉、新疆阿克达拉）论证试验和可行性研究报告，初步确定了湖北金沙预选本底站站址，即将启动科学论证工作；开展“酸雨观测业务规范”人员培训，大力推进酸雨工作业务化。     

大气成分观测与服务中心的主要进展

在大气化学实验室以及大气本底、酸雨和沙尘暴等观测站网长期工作基础上,作为"大气成分轨道"的主要牵头实施单位,大气成分观测与服务中心积极按照中国气象局业务技术体制改革总体方案精神,按照"立足现有、统筹规划、重点突出、分步建设"基本思路,设计建设大气成分研究型业务体系,保证了各项科研、业务和服务工作的顺利开展.目前初步形成了12个研究和业务团队:气溶胶、温室气体及相关微量成分、反应性气体与大气光化学、臭氧与辐射、酸雨、边界层、数值同化、大气成分数值模拟、化学输送数值模拟、大气成分气候效应、大气成分反转数值模拟、常规预报要素分析.2005年在研和新获准的各类国家级和省部级科研项目达30多项.     

赴韩国进行沙尘暴双边交流总结

2005年12月7～9日，在韩国济洲岛召开了中韩亚洲沙尘暴（SDS）联合学术讨论会（Korea—China Joint Workshop on Asian Sand ＆ Dust Storms）。这次会议由韩国气象局观测和沙尘暴政策处、韩国国际合作厅（KOICA）资助和主办，中国气象局国际合作司、监测网络司、大气成分观测与服务中心和国家卫星气象中心的5位领导和专家应邀参加了这次中国气象局（CMA）和韩国气象局（KMA）双边间的国际学术交流活动。以下是此次双边交流情况，以及对中韩双方有关沙尘暴监测、卫星观测和预报方面状况的分析和体会，以及对未来工作的建议。     

沙尘暴数值预报技术取得新进展

（1）中国气象科学研究院自主开发的沙尘暴预报系统CUACE／Dusl与天气预报模式GRAPES实现了在线双向耦合运行。目前中国气象局业务运行的沙尘暴数值预报系统CUACE／Dust中的气象模式是MM5,大气成分中心利用我院自主开发的中尺度气象模式GRAPEs—Meso替换了MM5,建立了GRAPES_CUACE／Dust沙尘暴数值预报系统。同时把模式分辨率提高到0．5～0．5°,     

2006年春季北方沙尘暴对赣北可吸入颗粒物浓度的影响

利用卫星遥感数据、气象观测资料和江西庐山大气成分观测站的可吸入颗粒物浓度,对2006年春季中国北方的3次沙尘暴过程和同期庐山大气成分观测站的可吸入颗粒物监测资料的对比分析发现,沙尘暴所含的沙尘粒子在冷空气的引导下可进入江西,对庐山的可吸入颗粒物浓度产生较大的影响,也证明北方沙尘暴所携带的沙尘粒子是春季赣北空气污染的重要来源之一,是预报空气质量异常偏高的重要依据之一.     

赴澳大利亚技术考察及业务培训总结

2006年6月10～22日，应澳大利亚Ecotech公司邀请，中国气象局大气成分观测与服务中心张晓春副主任带队，赴澳大利亚相关机构进行了相关业务技术考察和培训。考察团由10人组成，其中中国气象局5人，省气象局及其他部门4人，Ecotech公司代理商1人。主要目的是实地考察沙尘暴及大气成分监测仪器技术情况，进行微量反应性气体及气溶胶浊度仪使用和维护的培训，了解该公司仪器生产、技术标准及质量管理等方面的情况，同时与澳大利亚大气科学相关研究机构进行技术与科研交流。在澳大利亚期间，考察团分别对澳大利亚Ecotech公司、澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）、澳大利亚环境保护局（EPA）的大气环境监测站、澳大利亚标准局以及澳大利亚国家检测机构协会（NATA）等进行了考察与交流。     

电导率加和性质及其在酸雨观测数据质量评估中的应用

大气降水中离子成分的电导率具有可加和性, 国际上已经普遍应用该原理对大气降水离子成分观测的数据质量进行分析和评估, 即所谓的相对电导率差 (conductance percent difference, CPD) 方法。该文应用CPD方法对我国4个大气本底观测站的电导率和降水离子成分数据进行了数据质量分析, 针对我国的降水电导率范围偏高等特点, 对国外推荐的CP D统计检验指标的适用性进行了讨论, 指出在我国应用CPD方法时宜采取pH值分组的方式, 并根据这种分组方式的统计分析, 估计4个大气本底观测站的部分pH值观测数据可能存在-0.05左右的测量误差。该文还依据降水中离子成分电导率的可加和性原理, 提出K-pH不等式方法, 可以用于中国气象局酸雨观测站网的pH值和电导率数据的现场校验和数据质量的分析评估。应用K-pH不等式方法对观测数据进行现场质量检验时, 对pH值小于5.0范围的酸性降水效果尤其显著。应用K-pH不等式方法对1992—2005年间全国酸雨观测站观测数据的统计分析显示, 部分酸雨观测站的pH值测量数据可能存在-0.1~-0.3左右的系统性负偏差。     

陕西沙尘暴时空变化特征与环流背景分析

用陕西省58个气象观测站近46a（1961-2006年）历年沙尘暴日数资料和NCEP／NCAR再分析资料,分析陕西沙尘暴空间分布特征和时间变化规律及有利于中国北方沙尘暴发生的环流气候背景。结果表明：陕北沙尘暴是沙漠边缘干旱化不稳定过渡带的产物。在相同大气条件下,下垫面条件决定沙尘暴的空间分布;沙尘暴的时间变化（日、年、年际与年代际）主要与大风有关,即在确定的下垫面条件下,天气气候条件决定沙尘暴的时间变化;蒙古低槽、乌拉尔高脊的环流形势配置过程中的典型背景条件,不仅在天气尺度,在年际、年代际尺度也是如此;陕西沙尘暴的EOF分析表明,沙尘暴频数在上世纪90年代中期以后变化较平稳,本世纪初徘徊在低值附近。     

国家发改委正式批准“我国温室气体监测分析系统建设实施方案（一期）”立项

中华人民共和国国家发展和改革委员会2008年10月正式批准“我国温室气体监测分析系统建设实施方案（一期）”立项,总经费5700万。中国气象科学研究院按要求于10月底之前编制上报了2个子项目的可行性研究报告。2009年3月,中国气象局职能司召集中国气象科学研究院、台站人员在京召开研讨会,对可研报告集中补充和修订,     

两种太阳总辐射分钟级预报方法的比较

利用2010年9月1月至2011年8月31日中国气象局风能太阳能资源中心吐鲁番太阳能试验站水平太阳总辐射逐分钟观测资料,对统计外推法（简称外推法,TRD）和动态神经网络法（简称神经网络法,NNN）两种太阳总辐射分钟级预报方法进行比较。结果表明：从全年平均角度来看,外推法略优于神经网络法。两种预报方法的预报效果都主要依赖于天气形势,晴天预报效果最好,阴雨天气次之,多云和扬沙天气预报效果较差。外推法能较为准确地反映起报时刻影响辐射观测的云、气溶胶、沙尘等状况,并将这种影响持续至滚动预报的第一步或第二步;而神经网络法在预报阴雨、多云等复杂天气形势下预报要素的非趋势性变化规律方面略优;外推法预报日出后3 h和日落前3 h的太阳总辐射变化明显优于神经网络法;而神经网络法预报太阳总辐射突然变化特征时略优于外推法。     

奥运期间CMAQ-ASM模式源同化技术大气环境保障服务

大气环境是奥运成功的基本保障之一,尤其城市大气污染诸多影响因素中气象条件是不可忽视的关．键因素,随着城市化进程的加速,包括大气化学影响因素的预报系统平台亦是未来城市天气预报技术发展的重要目标之一。近年来,973项目“首都北京及周边地区大气、水、     

2008年我国南方暴雨野外科学试验（SCHeREX）

2008-2009年我国南方暴雨野外科学试验（SCHeREx）从2008年5月1日起在广东、湖北、上海、安徽等14个省市展开。该试验由中国气象局郑国光局长出任野外试验总指挥兼领导小组组长,中国气象局宇如聪副局长和国家973项目首席科学家、中国气象科学研究院院长张人禾研究员任副总指挥兼领导小组副组长。倪允琪教授任SCHeREX计划实施课题组组长,周秀骥院士、陈联寿     

中国农业气象服务典型案例总结

随着农业产业结构与种植结构的调整以及气候变化和极端气候事件的增多,农业生产中出现了不少新的农业气象问题,因此,中国气象局批准实施了“中国农业气象服务典型案例总结”业务建设项目,旨在系统收集20世纪90年代以来中国各地农业气象服务的典型案例,总结农业气象服务的经验和不足,探求可拓展的农业气象服务新领域,     

GRAPES紫外线（UV）数值预报

应用GRAPES（Global/Regional Assi milation PrEdiction System）模式中的Goddard短波辐射方案,创建了紫外线数值预报系统（GRAPES-UV）。介绍了Goddard短波辐射方案,给出了GRAPES-UV系统的运行和个例分析。研究结果表明,紫外线指数（UVI）除了与纬度、地形和日变化有关外,还与云的分布以及天气形势密切相关,GRAPES模式中云的微物理方案对UV预报有较大的影响,UVI在晴空和对流云降水地区的强烈反差是UVI的重要特征。在个例试验中应用了臭氧总量预报模式,通过T213模式为化学输送模式提供气象背景,利用卫星资料同化技术建立臭氧的初始场,预报大气臭氧总量。应用国际上通常采用的临界成功指数（CSI）对2007年夏季北京和上海UV预报进行统计检验。北京和上海24 h紫外线强度等级为强和很强的CSI分别为0.625和0.780,接近同样方法的美国检验结果0.677。该系统从2006年3月起在中国气象局大气成分观测与服务中心的业务系统中正常运行,并在大气成分中心网站上发布UVI和紫外线强度等级预报,并提醒公众采取合适的方法保护自身免受UV的过度辐射。     

全国酸雨观测网纯水质量状况分析

2005年中国气象局下发的《酸雨观测业务规范》对各酸雨观测站的纯水质量提出了明确要求,从2006年起,年度酸雨观测业务质量考核中增加对纯水电导率（K值）的考核内容。文章对2006-2008年的各酸雨观测站纯水K值考核成绩和各站上报的纯水来源信息进行分析。结果显示：近3年来全站网纯水质量逐年改善,95%台站使用的纯水可以达到《酸雨观测业务规范》的要求,83.3%台站使用的纯水质量达到优秀成绩（电导率K＆lt;5μS.cm^-1）的水平。全站网的纯水来源呈现多样化特点,可以分为自制蒸馏水、市售饮用纯净水、医院自制水、其他单位自制水4类。市售饮用纯净水在台站的纯水来源中所占比例呈现增加趋势,医院自制水的使用比例相对下降。4类纯水水源中,瓶装饮用纯净水和医院自制蒸馏水的总体质量相对较好,而台站自制蒸馏水的质量情况相对不理想,其他单位自制水中的少数质量相对较差。     

主分量分析在热带气旋强度客观预报中的试用

为了解主分量因子分析在热带气旋强度客观预报中的应用效能,在NCEP再分析资料、T106L19模式产品和热带气旋历史观测资料基础上,采用主分量因子分析技术,结合多元线性回归和BP型人工神经网络,开展了西北太平洋热带气旋的强度客观预报技术研究试验。试验包含完全预报法原理下的预报因子有无主分量分析、线性与非线性预报方法建模等方面的比较。结果表明,预报因子的主分量分析通过降低线性回归和BP人工神经网络模型的维数,提高因子间独立性,可减小模型强度预报平均绝对误差,提高模型实际预报能力。     

南海地区潜热输送与长江流域夏季降水的关系

利用美国NCEP的1958--2006年高斯网格月平均再分析资料,以及国家气象中心的全国160站1958—2006年月平均降水资料,使用奇异值分解（SVD）方法,分析了南海及周边地区（简称南海地区,0°-20°N、100°-125°E）夏季潜热输送和长江流域夏季降水的相关关系。结果表明,南海地区夏季潜热输送与长江流域夏季降水呈显著负相关,显著相关的区域分别是南海中部和长江以北的川北、陕南地区以及以南的东部地区,潜热输送和降水都在20世纪70年代中期出现突变。典型旱、涝年潜热通量合成分析表明,南海中部潜热输送与降水也呈明显的负相关。     

中国夏季降水多模式集成概率预报研究

基于TIGGE资料中的中国气象局（CMA）、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）、日本气象厅（JMA）、美国国家环境预报中心（NCEP）以及英国气象局（UKMO）五个中心2007-2011年5月25日-8月31日中国地区逐日12-36 h、36-60 h、60-84 h、84-108 h、108-132 h与132-156 h累积降水集合预报资料,分别利用PoorMan （POOL）和多模式消除偏差（MBRE）两种方法对2011年各中心降水概率预报进行集成,并采用RPS和BS评分方法对预报效果进行评估。结果表明,对于12-156 h逐24 h累积降水量概率预报,多模式集成预报效果优于单模式预报效果,且多模式消除偏差概率预报效果最好;针对小雨、中雨以及大雨以上降水,PoorMan和MBRE概率预报较单中心预报效果均有提高,MBRE概率预报效果优于PoorMan方法。