近10年来中国主要农业气象灾害监测预警与评估技术研究进展

频繁发生的农业气象灾害制约着我国农业生产的快速、健康发展。农业气象灾害一直是广大气象科技工作者开展的主要研究课题之一。在国家科技攻关等计划的支持下,近10年来农业气象灾害研究取得了许多成果。完善农业气象灾害监测业务和预报服务,构建农业气象灾害风险评估、防御体系是农业气象灾害研究的重点。基于3S技术和地面监测相结合,构建了农业气象灾害动态监测系统,从宏观和微观角度来全面监测农业气象灾害的发生发展;建立和完善了卫星遥感监测系统,开展干旱、洪涝、冷害等灾害的动态监测,逐步建立集3S于一体的高空时空分辨率的灾害监测预警系统。农业气象灾害预警研究主要包括:数理统计预报方法进一步发展,农业气象模式与气候模式结合的初步尝试,GIS和网络等高技术在农业气象灾害预警中的应用,省级农业气象灾害预测系统的研制。我国农业气象灾害风险(影响)评估的研究,大致可以2001年为界分为二个阶段。第一阶段,以灾害风险分析技术方法探索研究为主的起步阶段,第二阶段,以灾害影响平度的风险化、数量化技术方法为主的研究发展阶段,构建灾害风险分析、跟踪评估、灾后评估、应变对策的技术体系;具体研究包括农业气象灾害风险分析、风险评估、风险区划和基于遥感监测信息的农业干旱评估。近年来我国农业气象灾害防御研究主要是将高效利用农业气候资源的主动防御技术和开发防灾制剂的被动防御技术相结合,在防御农业干旱和低温冷害方面取得了良好效果。     

双季稻主要气象灾害研究进展

热害、洪涝、干旱和冷害是影响我国双季稻安全生产的主要气象灾害。气候变化背景下,双季稻遭受的极端气候事件增加,应对气象灾害的任务更加紧迫。我国双季稻主要气象灾害的时空分布特征不同:热害、洪涝和干旱发生频率整体呈增加趋势,西部南部较高;冷害弱减轻,北高南低,不同生育期存在差异。文中对双季稻生产的影响、监测预警技术（站点监测、遥感监测、指标预警、数理统计和动态机理模型）以及防御气象灾害的减灾保产技术进行了阐述。针对当前气候资源的时空分布特点以及关于双季稻气象灾害研究存在的不足,提出了双季稻气象灾害在未来研究中需要重点关注的科学问题,即双季稻气象灾变过程及其动态监测指标体系、气候变暖背景下双季稻气象灾害遥感监测技术及其气象灾损动态评估技术、星-地耦合的双季稻气象灾变过程数值模式研发、双季稻种植制度对气候变化的适应性及其抗灾减灾新技术与示范研究,为双季稻有效防御气象灾害和稳产高产提供依据和技术支撑。     

生态与农业气象研究进展

2009年,生态环境与农业气象研究所在农业气象灾害、气候变化对农作物的影响、农作物模拟模式以及生态环境等领域开展了大量的研究工作,取得了显著的进展。特别是在农业气象灾害的监测预警方面,分别针对我同主要的农业气象灾害（北方农业干旱、北方农业低温冷害、华南寒害和长江中下游高温热害等）建立了灾害的指标体系和监测预警体系,     

农业气候年景评估指数构建及在江汉平原的应用

基于分层指标构建综合评估指数是开展气象服务的基础和主要手段之一。从农业气候资源优劣和农业气象灾害发生程度两个方面,基于气候适宜度和气象灾害指标分别构建指标体系,并采用百分位数进行等级划分,建立了农业气候年景评估综合指数。以江汉平原为例,从气候变化背景下的农业气候年景趋势演变,以及任意年份农业气候年景等级评定,展示了农业气候年景评估指标体系在业务服务中的应用。结果表明:该指标体系能够客观反映农业气候年景的年际差异以及气候变化背景下的演变特征,内涵丰富且物理意义明确,便于公众理解和服务宣传,可以满足农业气象及生态气象服务的需求。     

《江南茶叶生产气象保障关键技术研究》

正该书通过人工气候控制试验、田间试验和典型年份相关信息,构建了江南茶区茶叶主栽品种(龙井43、乌牛早、鸠坑、福鼎大白茶等)的农业气象指标体系,研究了茶叶生长发育、品质和产量与气象条件的关系,建立了茶叶气象灾害监测预警、茶叶生长气候适宜度和茶叶气候品质评价诊断等模型;揭示了气候变化背景下茶叶生产气象灾害的发生规律和茶叶生长气候适宜性的变化特征,开展了基于GIS技术的茶树种植精细化气候区划和气象灾害风险评估;探讨了遥感     

中国小麦干热风灾害研究进展

小麦干热风灾害是危害我国北方麦区的主要农业气象灾害之一。基于已有研究成果和实际灾情,从干热风的概念、分类及研究方法出发,对小麦干热风灾害的危害机理、气象环境成因、致灾指标、时空分布、监测预报及防御措施等方面进行了系统归纳阐述,并对未来小麦干热风灾害研究方向进行展望。我国小麦干热风灾害主要分为高温低湿型、雨后青枯型及旱风型3种,形成的气象环境成因主要受干热风天气系统、气候变暖、土壤墒情的影响,致灾指标主要分为形态学、气象学、综合指数指标。小麦干热风灾害的危害总体呈东西两边重、中间轻的分布格局,主要发生在黄淮海平原、河西走廊和新疆3个地区。气候变暖背景下,大部分地区的干热风年日数在20世纪80—90年代出现突变,近30年呈明显加重扩大趋势。基于土壤墒情影响的小麦干热风灾害等级指标构建、小麦干热风过程的灾害监测预警方法、气候变化背景下小麦干热风灾害时空分布新变化及其气象环境成因等是今后研究的重点方向。     

全球干旱指数研究进展

干旱是世界最严重的气象灾害, 是自然灾害中经济损失最重、影响范围最广的灾害。我国深受干旱灾害的影响, 近几十年干旱事件频繁发生, 给社会造成的不利影响和对人们生存环境的危害日趋严重。因此, 讨论全球干旱指数研究进展对于我国干旱研究及防旱抗旱工作具有重要意义。该文系统介绍全球特别是欧美等国气象干旱指数、农业干旱指数、水文干旱指数、遥感干旱指数以及综合干旱指数研究进展, 并与我国干旱指数研究情况对比。探讨我国在干旱研究领域存在的主要问题, 包括干旱指数适用性比较不足, 新的机理性干旱监测指数研究不足, 干旱预测预警研究不足。因此加强干旱机理机制研究、开展干旱监测准确性定量评估和加强数值模式在干旱预测预警中的应用是未来研究的重点和难点。     

国家级农业气象业务技术综述

国家级农业气象业务经过近50年的发展,服务领域不断拓展,已形成包括农业气象情报、作物产量预报、农业气象灾害监测预警与评估、生态气象监测评估、农用天气预报等系列服务,其业务技术以指标为基础,以遥感和GIS等技术为支撑,发展了指标评判、统计分析预报、模型模拟、综合集成等技术,满足了不同服务对象对业务的需求。未来农业气象业务将更加规范、精细、定量。     

国内设施种植气象灾害研究进展

设施种植的主要气象灾害有低温（冷冻害）、寡照、风灾、雪灾及其复合灾害等,从国内设施种植气象灾害指标、灾害监测预警、灾害风险及灾害影响等方面对前人研究成果和进展进行归纳总结。灾害指标的研究所采用的方法主要是人工控制试验或对历年实际发生的灾害样本进行分析总结;灾害监测预警方法一般是用设施内小气候或设施外气象条件作为灾害指标,将灾害指标植入计算机系统,对灾害进行监测预警;风险评估多是从灾害的危险性角度去研究,确定灾害的风险概率、风险指数等;灾害影响的研究多集中在对作物生理生态反应等方面。同时从设施种植气象灾害研究存在的薄弱环节出发,提出设施种植气象灾害指标、灾害监测预警评估方法及灾害的影响等方面仍是今后一段时间研究的重点和热点。     

农林重大病虫害和农业气象灾害的预警及控制技术研究

1 农业气象灾害预警技术研究 对华北农业干旱、东北作物低温冷害、江淮小麦油菜渍害、华南经济林果寒害和水产寒害等农业气象灾害分别建立了统计预测模型和机理预测模型相结合、长中短不同预报时效相结合的预警预测模型.其中作物生长模型与区域气候模式相结合的新一代农业气象灾害预测技术在实现区域尺度预测应用上取得重要进展;各类预测模型在灾害指标、预测方法上取得新的突破,预报准确率进一步提高.在此基础上,成功研制出包含多种预测方法、不同预报时效、可供准业务运行的农业气象灾害多灾种综合预测预警系统.课题研制的模型进行了业务试验,部分成果如广东经济林果寒害预警已投入业务运行.课题于2005年12月顺利通过项目主持单位农业部组织的专家验收.该课题成果代表了我国目前农业气象灾害预警预测研究的最新进展和水平,对于进一步开展和提高其他地区、其他灾害的预报能力具有一定的推广借鉴作用和应用前景.     

国家级现代农业气象业务技术进展

农业气象业务技术是开展农业气象服务的基础和前提,因此,农业气象业务技术的研发一直是国家级农业气象业务服务的核心工作。近年来,国家级农业气象业务技术已逐步迈向精细化、定量化,涵盖了农业气象监测评价、作物产量预报、农业气象灾害监测评估与影响预报、农用天气预报、农林病虫害发生发展气象等级预报等诸多领域。随着农业气象业务技术的发展,支撑农业气象服务的客观产品更加丰富和多样化,既有站点产品,又有格点产品,涵盖了日、周、月、季、年等不同时间尺度。以农业气象指标、数理统计模型、作物生长模拟、卫星遥感、地理信息系统、大数据等技术为核心的国家级农业气象业务平台（CAgMSS）已成为全国农业气象业务系统的重要品牌。面向现代农业发展对气象服务日益增长的需求,精细化、精准化的农业气象灾害监测与风险评估技术、作物长势评估与产量预报综合集成技术、农业应对气候变化技术以及农业气象大数据挖掘与人工智能技术将是未来国家级农业气象业务技术发展的重点。     

中国农业气象业务系统(CAgMSS)设计与实现

中国农业气象业务系统(CAgMSS)是基于C/S架构,研发的面向国家级和省级农业气象服务的业务工作平台,主要包括农业气象监测评价、作物产量预报、灾害监测评估、农用天气预报等子系统,是农业气象业务的基础性软件。系统融合现代信息技术和农业气象业务技术,实现了全部子系统数据管理、模型运算、产品制作等业务流程的一体化。系统采用大型关系型数据库规范了农业气象各类业务数据,基于插件技术集成各项业务功能,实现多元数据、多指标、多模型在农业气象监测、评价、预报等领域的综合应用,提高了农业气象产品的定量化、精细化、客观化水平。系统于2012年投入业务应用,基于该系统制作的农业气象情报、作物产量气象预报、农业气象灾害影响评估、关键农时农事气象保障等服务产品,在指导全国农业生产和防灾减灾中发挥了重要作用,明显提高了农业气象业务能力和业务工作效率。     

基于智能物联网技术的天津城市积水监测预警系统

通过智能物联网技术实时获取积水监测实况数据,利用天津市气象精细化格点预报产品和城市自动雨量观测站实况数据,以机器学习、神经网络模型和天津市城市内涝风险等级划分原理为基础,研究基于用户实时位置的城市内涝预报预警技术,研发天津市城市自动化积水监测预警系统。结果表明,该系统具备一定的城市内涝风险监测预警预报能力,并在2018—2020年多次重大天气过程中应用,积水深度预报结果与监测结果基本一致,应用数据表明验证结果良好,系统可以为政府防灾减灾决策、指挥调度提供精准、及时的气象数据支撑。     

我国风云极轨气象卫星及应用进展

我国风云极轨气象卫星数据,目前已经被应用在天气预报、气候预测、自然灾害、环境监测、科学研究等多个重要领域,为我国国民经济建设、国防建设、防灾减灾和全球许多国家的经济发展做出了重要贡献。本文介绍了我国风云极轨气象卫星的发展历程,重点阐述了目前风云极轨气象卫星在卫星数据预处理、定量产品反演、卫星资料同化等方面的应用研究进展,并展示了第二代风云极轨气象卫星在全球业务观测、大气三维探测、海洋环境监测、数值预报应用等相关典型应用。在国家创新战略发展框架下,根据“国家级气象现代化总体方案”确定的2020年气象卫星及应用发展目标,第二代极轨气象卫星风云三号03批卫星系统工程必将进一步发挥重大支撑作用。     

辽宁省农业干旱监测预报业务系统的设计与实现

为了提高农业干旱的监测预测服务能力,减少农业干旱对社会生产生活的影响,通过对干旱信息的采集、存储、加工处理和干旱产品的制作发布等环节进行梳理与完善,构建辽宁省农业干旱监测预报业务系统,实现了对农业干旱的一体化、精细化和定量化监测和预测,实现了干旱产品的标准化、自动化制作和发布。该系统依托农业干旱监测技术、遥感干旱监测技术、农业干旱预报技术等手段,实现了观测数据的收集存储、干旱信息的展示分析和干旱产品的制作发布等功能,并形成了省、市、县一体化干旱服务体系。最终实现对干旱的全方位监测、立体化服务模式,从而提高应对干旱灾害的防灾减灾能力。该系统的业务化应用提高了农业干旱监测预测的定量化、自动化和智能化水平,提升了地面和卫星遥感干旱监测预测的业务能力。该系统构建的省市县一体化服务模式,形成了省级农业气象业务中心统一制作干旱产品,省、市、县3级同时开展精细化干旱指导服务的体系。