项目名称极端恶劣条件下环境与气象灾害移动集成观测关键

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1、项目名称：极端恶劣条件下环境与气象灾害移动集成观测关键技术及应用提名单位：甘肃省科技厅提名奖项：科技进步二等奖一、项目简介：世界多地污染严重、极端灾害天气频发，尤其在生态脆弱区和气候敏感区，环境与气象灾害问题交织出现、相互作用，更加严重和复杂，迫切需要开展集成观测研究并提出应对措施。然而，目前国内外缺乏环境污染与气象灾害的集成观测,特别是在高海拔、高寒、强沙尘、重污染等极端恶劣条件下，现有仪器设备无法正常工作，观测数据匮乏。项目组紧扣环境与气象灾害应对的国家重大需求，历经十余年艰苦探索与开拓创新，自

2、主研制了环境与气象灾害移动集成观测系统，建立了我国第一个具有国际水准的环境与气候变化综合观测平台，实现了环境与气象灾害因子的同时同地、三维立体、高时空分辨率全天候集成观测，攻克了同时探测短时、局地环境污染与长时间、大范围气象灾害的世界性技术难题，填补了国际上极端恶劣条件下环境与气象集成观测的空白，为前沿基础研究和预报预警提供技术支撑，为环保和气象业务部门开展集成观测提供核心技术与示范。取得了一系列创新性技术成果：1.自主研制了国际上第一套能够在极端恶劣条件下同时监测环境与气象灾害的移动观测系统，攻克

3、了仪器设备在恶劣条件下无法正常运行的难题；利用激光探测、微波遥感、光谱分析等先进技术，实现了环境与气象多要素高时空分辨率的在线观测；研发了环境与气象灾害的短临预报预警系统。2.自主研发了目前唯一可用于强沙尘、重污染天气条件下的三维扫描环境监测激光雷达，突破了现有产品只能垂直观测的局限性，解决了环境污染监测设备空间代表性低、时效性差的技术难题；发展了污染物高精度反演算法，提供了气溶胶光学特性等环境要素的三维结构，为环境灾害短临预报预警提供技术支撑。3.自主开发了激光探测与微波遥感融合技术，增强了激光雷

4、达长期稳定监测能力和微波辐射计瞬时变化的探测功能，建立了主动激光探测与被动微波遥感的联合反演系统，将大气温湿廓线和云水含量的反演精度提高了10%。基于高精度大气温湿和液态水垂直廓线，为气象灾害短临预报预警提供关键技术。4.2005年创建了我国第一个具有国际水准的半干旱气候与环境定点综合观测平台（SACOL），为移动集成观测系统提供环境与气象灾害因子同时探测的试验基地；建立了我国西北地区环境和气象要素长期连续、高分辨率的观测数据库；揭示了半干旱气候变化及环境污染与气象灾害相互作用的机理。项目获国家发明

5、专利3项、实用新型专利10项、软件著作权2项，发表论文218篇（SCI103篇），出版专著2部，承担完成30余项国家重大项目任务。关键技术被国内高校、中科院和气象局推广应用；部分技术已实现产业化，为国家节支设备进口费近1亿元；积累了描述干旱半干旱环境与气候第一手高精度资料集，国内外学者利用这套数据发表论文215篇；明显提高了模式预报沙尘暴的准确率，使我国西北地区24小时沙尘暴预报提高了6%~10%。项目的实施，使我国环境和气象灾害综合探测技术水平处于国际前沿，有助于在全国范围内实现对环境与气象参量的

6、全时效、自动化集成观测，在环境灾害预警、天气气候预测、生态水文监测、航空和军事气象保障等领域有广泛的应用前景。四、客观评价：1.甘肃省气象局西北区域气候中心应用《气候灾害移动集成监测技术》并做出评价自2010年3月份起，我单位应用了由兰州大学大气科学学院黄建平等人自主研制的《气候灾害移动集成监测技术》，成功监测到发生在西北地区10余次强沙尘暴天气过程，获取了不同沙尘天气条件下沙尘颗粒质量浓度（PM10、PM2.5和PM1.0）、消光系数垂直分布结构、能见度和常规气象要素等第一手宝贵资料。对这套高分辨

7、率的数据资料进行融合同化，并作为西北区域沙尘暴数值预报业务模式（GRAPES-SDM）的初始场和边界条件，明显提高了模式对沙尘暴的预报准确率，西北地区24h沙尘暴预报Ts评分提高了6%~10%。兰州大学研发的《气候灾害移动集成监测技术》改善并提升了我省对沙尘暴等灾害天气的业务监测水平，提高了西北区域沙尘暴业务模式的预报能力，为西北地区防灾减灾监测预警做出了重要贡献，为预防和减轻人民财产的损失发挥了重要作用。2.南京大学应用《环境与气候灾害集成探测技术》的评价意见自2011年5月起，我单位在建设南京大

8、学地球系统区域过程综合观测试验基地（SORPES）的过程中，应用了由兰州大学大气科学学院黄建平等人自主研制的《环境与气候灾害集成探测技术》，在大气边界层、地气相互作用、空气污染和生态过程等的设备选用、观测项目设置等方面借鉴了兰州大学半干旱气候与环境观测站（SACOL）的经验；利用SACOL陆-气相互作用长期观测资料，改进了半干旱区陆面过程地表参数化方案，明显提高了陆面模式对半干旱区地表热量通量的模拟能力，获得显著的社会效益。3.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所《环境