氣象觀測技術(shù)試驗指南2020-2025年

氣象觀測技術(shù)試驗指南

(2020-2025年)

中國氣象局綜合觀測司

2020年3月

目錄

一、引言.......................錯誤!未定義書簽。工

二、指導(dǎo)思想和目標(biāo)錯誤!未定義書簽。工

（一）指導(dǎo)思想錯誤!未定義書簽。4

（二）基本原則錯誤!未定義書簽。I

（三）發(fā)展目標(biāo)錯誤!未定義書簽。2

三、主要方向...................錯誤!未定義書簽。2

（一）業(yè)務(wù)裝備升級試驗......錯誤!未定義書簽。2

1.地面觀測裝備技術(shù)升級試驗..錯誤!未定義書簽。3

2.探空儀觀測比對試驗......錯誤!未定義書簽。3

3.天氣雷達標(biāo)定技術(shù)研究及技術(shù)改進驗證試驗錯誤！未

定義書簽。3

4.全球?qū)Ш叫l(wèi)星水汽觀測（GNSS/MET）技術(shù)升級試驗

錯誤!未定義書簽。3

5.風(fēng)廓線雷達技術(shù)裝備升級試驗錯誤!未定義書簽。4

6.雷電觀測裝備升級試驗....錯誤!未定義書簽。4

7.土壤水分觀測裝備升級試驗..錯誤!未定義書簽。4

8.大氣成分觀測裝備升級試驗..錯誤!未定義書簽。4

9.氣象計量外場比對驗證試驗..錯誤!未定義書簽。4

（二）新技術(shù)新裝備觀測技術(shù)試驗錯誤!未定義書簽。5

10.智能化地面觀測系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用試驗錯誤！未定義書

簽。5

11.智能化北斗探空系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用試驗錯誤！未定義書

簽。5

12.多波段多極化相控陣天氣雷達業(yè)務(wù)研發(fā)應(yīng)用試驗錯

誤!未定義書簽。6

13.智能型精細(xì)化大氣成分傳感器應(yīng)用試驗錯誤！未定

義書簽。6

14.溫室氣體多要素觀測裝備研發(fā)應(yīng)用試驗錯誤！未定

義書簽。6

15.無人機氣象觀測系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用試驗錯誤！未定義書

簽。6

16.浮空器載荷研發(fā)應(yīng)用試驗錯誤!未定義書簽。6

17.氣象光學(xué)基（標(biāo)）準(zhǔn)和量值傳遞體系應(yīng)用試驗錯誤!

未定義書簽。7

18.雷電觀測技術(shù)裝備研發(fā)應(yīng)用試驗錯誤！未定義書簽。

19.氣象激光雷達系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用試驗錯誤！未定義書簽。

（三）新觀測方法試驗........錯誤!未定義書簽。8

20.低溫雨雪冰凍觀測試驗...錯誤!未定義書簽。8

21.龍卷風(fēng)觀測試驗.........錯誤!未定義書簽。8

22.大霧觀測試驗...........錯誤!未定義書簽。8

23.冰雹觀測試驗...........錯誤!未定義書簽。9

24.生態(tài)環(huán)境星地真實性檢驗觀測試驗錯誤！未定義書

簽。9

25.定點精準(zhǔn)大氣廓線觀測試驗.錯誤!未定義書簽。9

26.多平臺海洋綜合氣象觀測試驗錯誤!未定義書簽。9

27.高精度輻射觀測試驗錯誤!未定義書簽。的

四、保障措施..........錯誤!未定義書簽。封

（一）推進機制創(chuàng)新..錯誤!未定義書簽。封

（二）規(guī)范試驗管理..錯誤!未定義書簽。的

（三）強化投入保障..錯誤!未定義書簽。40

一'引言

氣象觀測技術(shù)試驗是綜合氣象觀測業(yè)務(wù)體系的重要組成

部分，是提升現(xiàn)代氣象觀測業(yè)務(wù)能力的重要支撐，是國家氣

象科技創(chuàng)新體系建設(shè)的重要任務(wù)。依據(jù)《氣象觀測技術(shù)發(fā)展

引領(lǐng)計劃（2020—2035年）》，在充分調(diào)研GRUAN、GCOS等國

際相關(guān)計劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國氣象觀測業(yè)務(wù)實際情況，特

制定氣象觀測技術(shù)試驗指南。

本指南面向各級氣象部門、高校、科研院所及相關(guān)企業(yè),

以開放的思維、創(chuàng)新的合作方式、靈活的運行機制，開展觀

測技術(shù)試驗，共同推進綜合氣象觀測技術(shù)的發(fā)展。

二'指導(dǎo)思想和目標(biāo)

（一）指導(dǎo)思想

以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，貫徹落

實中國氣象局黨組關(guān)于全面推進氣象現(xiàn)代化的總體部署，圍

繞“監(jiān)測精密”的總體要求，對標(biāo)世界國際先進水平，強化

科技創(chuàng)新，加強關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，推動觀測新技術(shù)、新裝

備和新方法發(fā)展與應(yīng)用，為氣象觀測現(xiàn)代化奠定堅實基礎(chǔ)。

（二）基本原則

需求導(dǎo)向，重點突破。以支撐氣象服務(wù)保障國家重大戰(zhàn)

略及滿足現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)發(fā)展需求為導(dǎo)向，重點針對觀測技術(shù)

裝備和觀測方法等領(lǐng)域，不斷完善觀測裝備型譜，提升觀測

技術(shù)裝備國產(chǎn)化水平，強化觀測基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性技術(shù)方法研

究，有序推進業(yè)務(wù)裝備升級換代。

統(tǒng)籌資源，開放合作。鼓勵國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)、高校和科

研機構(gòu)積極參與觀測技術(shù)試驗，促進產(chǎn)學(xué)研用各類主體共創(chuàng)

共享。有效銜接國家、地方及有關(guān)部門關(guān)于應(yīng)急減災(zāi)、生態(tài)

文明建設(shè)等相關(guān)工作部署、規(guī)劃和項目，充分利用現(xiàn)有成熟

的資源共同推進觀測技術(shù)裝備發(fā)展。

科技引領(lǐng)，創(chuàng)新發(fā)展。瞄準(zhǔn)國際前沿，將信息科學(xué)、材

料科學(xué)、新一代人工智能等現(xiàn)代高新技術(shù)及時應(yīng)用于氣象裝

備發(fā)展領(lǐng)域，在空白領(lǐng)域和重點領(lǐng)域開展前瞻性研發(fā)試驗,

推動自主科技創(chuàng)新，切實提高核心競爭力，加速科技成果轉(zhuǎn)

化應(yīng)用和推廣。

（三）發(fā)展目標(biāo)

不斷提升現(xiàn)有觀測業(yè)務(wù)裝備技術(shù)水平，推動其氣象觀測

技術(shù)裝備整體技術(shù)性能和探測精度達到國際先進水平。大力

推動高精度傳感器的國產(chǎn)化進程，不斷提升觀測裝備智能化

水平，建立一系列新觀測技術(shù)和觀測方法，推進多系統(tǒng)協(xié)同

觀測理念在觀測業(yè)務(wù)中的實踐和應(yīng)用。

二、王要方向

利用五年時間，圍繞氣象觀測業(yè)務(wù)需求和技術(shù)發(fā)展，開

展業(yè)務(wù)裝備升級、新技術(shù)新裝備、新觀測方法共三大類試驗,

具體如下：

（-）業(yè)務(wù)裝備升級試驗

針對當(dāng)前綜合觀測業(yè)務(wù)系統(tǒng)在用氣象裝備，包括地面、

探空、天氣雷達、GNSS/MET,風(fēng)廓線雷達、雷電、土壤水分

和大氣成分（包括溫室氣體）等觀測系統(tǒng)的各類業(yè)務(wù)觀測裝

備，開展技術(shù)升級試驗，達到提升裝備性能、提高觀測精度

和運行穩(wěn)定性、提升觀測效益、實現(xiàn)核心部件國產(chǎn)化等目的。

1.地面觀測裝備技術(shù)升級試驗

通過對地面氣象觀測裝備進行技術(shù)升級試驗，提升天氣

現(xiàn)象等觀測要素判識水平，逐步實現(xiàn)核心部件(傳感器)國

產(chǎn)化，提升觀測準(zhǔn)確率和運行穩(wěn)定性，裝備技術(shù)性能達到或

領(lǐng)先國際先進水平。

2.探空儀觀測比對試驗

開展探空儀比對試驗，評估并改進業(yè)務(wù)用探空儀誤差及

其溫濕壓訂正算法，提高業(yè)務(wù)用探空儀產(chǎn)品及數(shù)據(jù)質(zhì)量，使

我國探空觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量達到WMO的天氣和氣候觀測要求。

3.天氣雷達標(biāo)定技術(shù)研究及技術(shù)改進驗證試驗

改進組網(wǎng)天氣雷達的回波強度、距離精度、粒子相態(tài)探

測精度等關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)定方法和規(guī)范，建立適用于我國天氣

特征的晴空、降水、強天氣、高山、臺風(fēng)等至少5種觀測模

式；降低雷達關(guān)鍵組件、相位編碼等因素對產(chǎn)品精度的影響,

提高天氣雷達的抗電磁干擾性能，降低故障導(dǎo)致的壞圖出現(xiàn)

頻次。

4.全球?qū)Ш叫l(wèi)星水汽觀測(GNSS/MET)技術(shù)升級試驗

建立適合單站北斗/GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航接收處理水汽產(chǎn)品的

新型地基遙感系統(tǒng)和技術(shù)規(guī)范，提升觀測系統(tǒng)的GNSS相位

觀測精度、水汽探測精度、相對精度等指標(biāo)，達到國際領(lǐng)先。

形成水汽實時觀測產(chǎn)品，為臨近預(yù)報、數(shù)值預(yù)報和防災(zāi)減災(zāi)

等提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

5.風(fēng)廓線雷達技術(shù)裝備升級試驗

建立風(fēng)廓線雷達運行關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)對雷達觀測影響的評

估指標(biāo)，實現(xiàn)風(fēng)廓線雷達運行狀態(tài)實時智能診斷，通過綜合

分析和預(yù)判，提升裝備穩(wěn)定運行率形成風(fēng)廓線雷達標(biāo)定技術(shù)

規(guī)范、數(shù)據(jù)處理規(guī)范等，提高降水和大風(fēng)條件下風(fēng)廓線雷達

基礎(chǔ)產(chǎn)品精度。

6.雷電觀測裝備升級試驗

建成多頻段、多維度的雷電綜合觀測試驗網(wǎng)，形成新的

全業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)試驗體系，建立雷電綜合觀測模式、綜合雷電產(chǎn)

品制作體系，推出三維和全球雷電觀測裝備，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)的

升級完善及全球雷電觀測網(wǎng)建設(shè)提供技術(shù)支撐，推動雷電觀

測產(chǎn)品的數(shù)值模式應(yīng)用。

7.土壤水分觀測裝備升級試驗

建立基于不同土壤類型的改進型標(biāo)定方程，提升土壤水

分觀測精度。通過開展區(qū)域土壤水分裝備的對比觀測試驗,

遴選出區(qū)域土壤水分觀測裝備，提升測量精度，達到國際先

進水平。

8.大氣成分觀測裝備升級試驗

研發(fā)國產(chǎn)氣溶膠質(zhì)量濃度、光化學(xué)特性、臭氧、氮氧化

物等18種關(guān)鍵要素觀測裝備。提升對氣溶膠等大氣成分及

其與云、輻射相互作用綜合探測能力。

9.氣象計量外場比對驗證試驗

針對氣象計量結(jié)果對綜合觀測量值準(zhǔn)確貢獻率難以評估

的問題，開展氣象計量比對外場驗證試驗,對計量技術(shù)方法

和觀測技術(shù)方法開展比對與驗證，研究氣象計量數(shù)據(jù)在觀測

數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、觀測數(shù)據(jù)訂正中的方法，推動氣象計量結(jié)果

數(shù)據(jù)在觀測數(shù)據(jù)訂正中的應(yīng)用，保障觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。

研究觀測數(shù)據(jù)不確定度評定技術(shù)。

（二）新技術(shù)新裝備觀測技術(shù)試驗

以移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、新

平臺等新技術(shù)為著力點，開展信息化、智能化氣象觀測裝備

（系統(tǒng)）的研發(fā)試驗，在地面、探空、雷達、空基觀測等領(lǐng)

域推出一批新型裝備或傳感器，挖掘觀測產(chǎn)品，建立標(biāo)定方

法、裝備級質(zhì)量控制和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)以及業(yè)務(wù)應(yīng)用的觀測標(biāo)準(zhǔn)和

規(guī)范。

10.智能化地面觀測系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用試驗

建立智能化地面觀測系統(tǒng)升級換代的指標(biāo)體系、技術(shù)路

線、實施方法，形成較完善的智能化地面觀測系統(tǒng)的軟、硬

件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，推出業(yè)務(wù)可用的地面智能系統(tǒng)，顯著提高

地面觀測業(yè)務(wù)智能化水平，促進地面觀測業(yè)務(wù)的高質(zhì)量持續(xù)

發(fā)展。

11.智能化北斗探空系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用試驗

建立以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航為主體、探測準(zhǔn)確性水平達到國際

先進水平、智能化程度國際領(lǐng)先的探空系統(tǒng)，具備“上升-

平漂-下降”三段式觀測和區(qū)域組網(wǎng)觀測能力，觀測效益國

際領(lǐng)先，提供高頻次觀測示范應(yīng)用資料集。探索探空業(yè)務(wù)整

體無人化和新資料的模式應(yīng)用,推動高空探測系統(tǒng)智能化發(fā)

展和無人化業(yè)務(wù)建立。

12.多波段多極化相控陣天氣雷達業(yè)務(wù)研發(fā)應(yīng)用試驗

以開展精細(xì)化天氣探測為目標(biāo)，建立基于多波段、多極

化、相控陣?yán)走_聯(lián)合探測的智能觀測模式、適配參數(shù)、質(zhì)量

控制及產(chǎn)品處理算法標(biāo)準(zhǔn)等，形成以業(yè)務(wù)可用為目標(biāo)的工程

樣機，為提升未來天氣雷達觀測業(yè)務(wù)能力提供可用的裝備和

系統(tǒng)。

13.智能型精細(xì)化大氣成分傳感器應(yīng)用試驗

通過試驗研制智能化、小型化、低功耗的大氣成分觀測

傳感器，建立格點化、立體化觀測，質(zhì)量保障及資料分析技

術(shù)體系，實現(xiàn)能夠滿足移動、加密、應(yīng)急等需求的關(guān)鍵區(qū)域

大氣成分格點智能化觀測技術(shù)業(yè)務(wù)應(yīng)用。

14.溫室氣體多要素觀測裝備研發(fā)應(yīng)用試驗

開展離軸積分腔吸收光譜技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)的攻克和溫室氣

體本底監(jiān)測樣機的研制，實現(xiàn)使自主研發(fā)裝備的觀測精度滿

足WMO/GAW要求開展原理樣機環(huán)境適應(yīng)性測試和比對觀

測應(yīng)用試驗，保證裝備性能滿足達到我國本底觀測業(yè)務(wù)運行

標(biāo)準(zhǔn)。

15.無人機氣象觀測系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用試驗

以具有國內(nèi)尖端水準(zhǔn)的高空無人機及中低空無人機為平

臺，建立不同應(yīng)用領(lǐng)域的無人機專用氣象觀測系統(tǒng)，具備溫、

濕、風(fēng)、云、雨、氣溶膠等要素的觀測能力，具備無人機機

動及應(yīng)急氣象觀測業(yè)務(wù)能力，滿足重大機動及應(yīng)急氣象觀測

業(yè)務(wù)的需求。

16.浮空器載荷研發(fā)應(yīng)用試驗

基于氣象氣球、平漂氣球等高空浮空器載體，針對下投

探空系統(tǒng)、GNSS掩星/反射信號（GNSS氣象臺）、平流層氣

象觀測儀、臭氧、空間電場、高分辨率圖像采集等在內(nèi)的多

種氣象載荷研發(fā)及技術(shù)驗證試驗，建立服務(wù)于重大天氣過程、

重大事件、重大服務(wù)保障等的高空浮空器氣象觀測系統(tǒng)載荷

體系。

17.氣象光學(xué)基（標(biāo)）準(zhǔn)和量值傳遞體系應(yīng)用試驗

針對衛(wèi)星地面校正裝備、云能天、日照、激光雷達、大

氣成分等氣象光學(xué)類觀測儀器，研究基（標(biāo)）準(zhǔn)裝置和計量

校準(zhǔn)方法，重點解決大氣消光系數(shù)、光源（發(fā)光強度）、光

學(xué)天線、核心光學(xué)材料測試關(guān)鍵技術(shù)。通過氣象光學(xué)量值傳

遞體系應(yīng)用試驗分析，研究建立氣象光學(xué)裝備全鏈條量值傳

遞與溯源技術(shù)與方法。

18.雷電觀測技術(shù)裝備研發(fā)應(yīng)用試驗

研制基于VLF/VHF/LF等不同頻段的三類地基閃電觀測

裝備，研究基于國家級、區(qū)域級和全球級的多尺度閃電精細(xì)

化定位技術(shù)，提升高精度精細(xì)化閃電觀測能力；研究光學(xué)、

電磁等多維聯(lián)合觀測閃電技術(shù)，研制光度計、成像儀、輻射

源接收機等裝備，提升對流層到近電離層的垂直探測能力。

19.氣象激光雷達系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用試驗

基于米散射、拉曼散射、高光譜、差分吸收、相干等探

測原理，開展適應(yīng)氣象探測業(yè)務(wù)需求的，能夠測量大氣風(fēng)場、

溫濕度場、氣溶膠、以及。3、C02等多種痕量氣體和溫室氣體

的氣象激光雷達關(guān)鍵硬件系統(tǒng)研制、數(shù)據(jù)處理算法開發(fā)和標(biāo)

定方法研究的試驗，確保氣象激光雷達的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量能夠

滿足氣象觀測和預(yù)報業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求。

（三）新觀測方法試驗

使用多種類型觀測裝備（系統(tǒng)）進行綜合協(xié)同觀測，通

過多種觀測數(shù)據(jù)融合，建立新觀測方法或參考標(biāo)準(zhǔn)，推進多

系統(tǒng)協(xié)同觀測理念在觀測業(yè)務(wù)中的實踐和應(yīng)用，為裝備評估、

氣候（變化）監(jiān)測、方法（模式參數(shù)調(diào)整）檢驗等提供技術(shù)

支持。

20.低溫雨雪冰凍觀測試驗

構(gòu)建低溫雨雪冰凍觀測試驗網(wǎng)絡(luò)，建立低溫冰凍雨雪災(zāi)

害天氣觀測方法和觀測規(guī)范，推出業(yè)務(wù)可用的觀測裝備，形

成觀測試驗數(shù)據(jù)集，為進一步提升凝凍災(zāi)害天氣預(yù)報和服務(wù)

水平，提供支撐。

21.龍卷風(fēng)觀測試驗

研究以龍卷風(fēng)探測為核心的多體制天氣雷達協(xié)同探測技

術(shù)，制定組網(wǎng)雷達標(biāo)定技術(shù)規(guī)范。建立組網(wǎng)天氣雷達的龍卷

風(fēng)探測模式，構(gòu)建龍卷風(fēng)概念模型和龍卷風(fēng)監(jiān)測預(yù)警產(chǎn)品，

為龍卷風(fēng)監(jiān)測預(yù)警提供技術(shù)支撐。

22.大霧觀測試驗

建立適合港口布設(shè)的多種新型地基遙感裝備及協(xié)同測霧

模式、技術(shù)規(guī)范，推出適用于大霧觀測的新型裝備（系統(tǒng)），

使海霧探測覆蓋范圍半徑，探測精度接近或達到國際先進水

平，形成海霧實時監(jiān)測產(chǎn)品，為海上航行、港口作業(yè)調(diào)度等

經(jīng)濟活動提供預(yù)警信息服務(wù)。

23.冰雹觀測試驗

推出冰雹監(jiān)測專用的天氣雷達陣列組網(wǎng)觀測模式、質(zhì)控

方法和監(jiān)測產(chǎn)品，形成組網(wǎng)協(xié)同觀測方法、規(guī)范和流程，提

高冰雹監(jiān)測時空精度，為冰雹的預(yù)報預(yù)警提供技術(shù)支持。

24.生態(tài)環(huán)境星地真實性檢驗觀測試驗

在典型生態(tài)下墊面，開展土壤水分、植被、蒸散、水循

環(huán)及光學(xué)遙感產(chǎn)品的對比觀測試驗，評估新型生態(tài)環(huán)境觀測

裝備的探測性能；建立本地化標(biāo)定方法體系，為新型裝備的

定型提供技術(shù)支撐；研制生態(tài)氣象系列自動觀測裝備，建立

生態(tài)氣象觀測裝備和觀測產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)、方法和規(guī)范，為形成

天地空一體化的生態(tài)氣象立體觀測提供技術(shù)支撐。

25.定點