■ 吳東麗

圍繞全國重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程建設(shè)氣象保障服務(wù)需求，中國氣象局?jǐn)M建立天、空、地一體化生態(tài)氣象觀測(cè)站網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各部門共建共享，盡快提升我國生態(tài)氣象保障服務(wù)能力，推進(jìn)生態(tài)氣象科學(xué)研究水平和國際影響力。

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的不斷增加，人類面臨的生態(tài)環(huán)境問題日益突出，如耕地減少且質(zhì)量下降、水土流失和荒漠化加劇、流域生態(tài)失衡、森林覆被率低、濕地萎縮、草地退化、城市污染、海洋生物資源退化、酸雨增加、沙塵暴和地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、生物多樣性下降等。特別是以氣候變暖為標(biāo)志的全球環(huán)境變化，進(jìn)一步加劇了人類面臨的生態(tài)環(huán)境危機(jī)。為確保人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，改善人類社會(huì)面臨的生態(tài)環(huán)境問題，生態(tài)與環(huán)境保護(hù)、修復(fù)和改善的任務(wù)更加繁重。這對(duì)現(xiàn)有氣象觀測(cè)網(wǎng)站及其服務(wù)的內(nèi)容、范圍和服務(wù)提出了新的要求。正是在這一背景下，生態(tài)氣象觀測(cè)、研究與業(yè)務(wù)服務(wù)應(yīng)運(yùn)而生。

近年來，國際上已經(jīng)開展了與生態(tài)系統(tǒng)有關(guān)的許多觀測(cè)，建立了諸如全球氣候觀測(cè)系統(tǒng)（GCOS）、全球海洋觀測(cè)系統(tǒng)（GOOS）、全球陸地觀測(cè)系統(tǒng)（GTOS）及國際長期生態(tài)學(xué)研究網(wǎng)絡(luò)（ILTER），還制定了國際生物學(xué)計(jì)劃（IBP）、生物多樣性計(jì)劃（DIVERSITAS）、全球陸地計(jì)劃（GLP）、歐亞地球科學(xué)伙伴計(jì)劃（NEESPI）等，開展了國際生物氣象研究（BIO-METEOROLOGY）、陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣過程集成研究（iLEAPS）等。隨著這些觀測(cè)項(xiàng)目和計(jì)劃的推進(jìn)，許多國家相繼建立了生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與研究網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合項(xiàng)目和計(jì)劃的實(shí)施，逐步加深對(duì)全球及區(qū)域生態(tài)問題的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，生態(tài)氣象工作更加重視生態(tài)變化對(duì)天氣氣候的影響研究，通過對(duì)生態(tài)系統(tǒng)下墊面狀況的觀測(cè)并引入氣候系統(tǒng)模式，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)下墊面狀況對(duì)氣候系統(tǒng)模式的影響，以提高天氣氣候預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。在國內(nèi)，陸地生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)已經(jīng)開展多年。中國科學(xué)院建立了中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN），共有36個(gè)生態(tài)試驗(yàn)站，分布在全國主要生態(tài)系統(tǒng)類型代表區(qū)域；林業(yè)部門建立了中國森林生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CFERN）；國家環(huán)?？偩?、水利部、農(nóng)業(yè)部、國家海洋局、國土資源部等部門也根據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)需求，建立了各自的監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，并制定了相應(yīng)的觀測(cè)規(guī)范。

中國氣象局根據(jù)業(yè)務(wù)、科研發(fā)展需要，建立了地面、高空氣象觀測(cè)體系，并在原有的農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上，以遙感為主要手段，開展了包括農(nóng)業(yè)、災(zāi)害、資源、生態(tài)、環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)與評(píng)估服務(wù)；同時(shí)，生態(tài)氣象觀測(cè)逐步得到重視和加強(qiáng)，相關(guān)的觀測(cè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)體系也逐步建立，生態(tài)氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)逐步形成。依托生態(tài)氣象觀測(cè)體系，開展了基于國家安全和可持續(xù)發(fā)展的中國氣候與環(huán)境演變科學(xué)評(píng)估、氣候變化國家評(píng)估、中國西部氣候生態(tài)環(huán)境演變分析與評(píng)估、中國西部生態(tài)系統(tǒng)綜合評(píng)估項(xiàng)目（MAWEC）等，在生態(tài)氣象領(lǐng)域取得了諸多原創(chuàng)性成果，有力地推動(dòng)了生態(tài)氣象觀測(cè)和研究工作與國家戰(zhàn)略和區(qū)域需求的全面接軌。

2017年以來，圍繞黨中央、國務(wù)院關(guān)于生態(tài)文明建設(shè)方面的系列重大決策，中國氣象局先后出臺(tái)了《“十三五”生態(tài)文明建設(shè)氣象保障規(guī)劃》和《關(guān)于加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)工作的意見》，編制了《生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)工程項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》和《重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)生態(tài)修復(fù)工程氣象服務(wù)能力建設(shè)實(shí)施方案》，相關(guān)建設(shè)內(nèi)容已經(jīng)列入國家發(fā)展與改革委員會(huì)《全國重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程總體規(guī)劃（2019—2035年）》和自然資源部《重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)生態(tài)修復(fù)工程實(shí)施方案（2019—2021年）》。通過強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，近兩年中國氣象局生態(tài)氣象業(yè)務(wù)能力迅速增強(qiáng)，建立了生態(tài)氣象地面自動(dòng)觀測(cè)示范站和基于衛(wèi)星，特別是國產(chǎn)風(fēng)云衛(wèi)星（FY）的長序列可對(duì)比遙感資料序列，發(fā)展了植被生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、重大氣象災(zāi)害影響評(píng)估、生態(tài)文明績效考核氣象條件貢獻(xiàn)率評(píng)價(jià)、氣候生產(chǎn)潛力評(píng)估、氣候生態(tài)宜居評(píng)估等技術(shù)方法、指標(biāo)和業(yè)務(wù)產(chǎn)品，初步形成了以陸地植被生態(tài)質(zhì)量為主、聚焦重點(diǎn)區(qū)域生態(tài)問題、提升氣象保障服務(wù)能力的生態(tài)氣象監(jiān)測(cè)評(píng)估業(yè)務(wù)體系，并在國家層面發(fā)布年度《全國生態(tài)氣象公報(bào)》，每年為國家發(fā)改委提供下一年度天氣氣候及其對(duì)生態(tài)安全影響預(yù)估報(bào)告，定期為國家林草局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等提供草地生態(tài)氣象動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)服務(wù)產(chǎn)品，31個(gè)?。▍^(qū)、市）氣象部門也制作發(fā)布《生態(tài)氣象公報(bào)與遙感年報(bào)》，為各級(jí)政府和有關(guān)部門開展重大生態(tài)保護(hù)和修復(fù)工程提供氣象服務(wù)支撐。

2021年是“十四五”的開局之年。為進(jìn)一步深入貫徹習(xí)近平總書記對(duì)氣象工作的重要指示精神，全面貫徹落實(shí)黨的十九大精神和黨中央、國務(wù)院關(guān)于推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重大戰(zhàn)略部署，中國氣象局生態(tài)氣象觀測(cè)體系建設(shè)應(yīng)堅(jiān)持人與自然和諧共生的原則，聚焦全國重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程建設(shè)氣象保障服務(wù)需求，加強(qiáng)對(duì)氣象部門生態(tài)氣象觀測(cè)站網(wǎng)布局的指導(dǎo)，推動(dòng)全國生態(tài)氣象觀測(cè)站網(wǎng)建設(shè)，提升生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)能力。

生態(tài)氣象觀測(cè)的總體目標(biāo)應(yīng)圍繞國家推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、解決突出生態(tài)環(huán)境問題對(duì)氣象觀測(cè)基礎(chǔ)資料和服務(wù)的迫切需求，按照氣象業(yè)務(wù)技術(shù)體制重點(diǎn)改革的意見要求，針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)和突出問題，強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)和核心技術(shù)攻關(guān)，堅(jiān)持集約、協(xié)同、特色、高效發(fā)展的需求，建立面向需求、國省協(xié)同、點(diǎn)面結(jié)合的生態(tài)氣象業(yè)務(wù)服務(wù)體系，科學(xué)謀劃布局，形成發(fā)展方向相對(duì)集中和穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化、專業(yè)特色更加鮮明、行業(yè)優(yōu)勢(shì)更加突出的總體業(yè)務(wù)體系，為“十四五”全面提升生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)能力奠定基礎(chǔ)。

“十四五”期間，生態(tài)氣象觀測(cè)體系建設(shè)的重點(diǎn)是：依托氣象綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、多源衛(wèi)星遙感等監(jiān)測(cè)手段，重點(diǎn)完善現(xiàn)有氣象綜合觀測(cè)站網(wǎng)，按照“一站多用、一網(wǎng)多能，整合資源、適當(dāng)新建，統(tǒng)籌布局、分區(qū)施策”的原則，在中國“兩屏三帶”國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)保護(hù)紅線、自然保護(hù)地等重點(diǎn)區(qū)域，針對(duì)各類生態(tài)系統(tǒng)以及氣候變化敏感區(qū)的觀測(cè)需求，建立以氣候觀象臺(tái)和大氣本底站為核心，以基準(zhǔn)氣候站和衛(wèi)星遙感校驗(yàn)站為骨干，以基本氣象站、應(yīng)用氣象觀測(cè)站和其他氣象觀測(cè)站為輔助，形成天、空、地一體化生態(tài)氣象綜合立體觀測(cè)體系。各區(qū)域協(xié)調(diào)推進(jìn)生態(tài)氣象觀測(cè)站網(wǎng)建設(shè)，不斷完善站網(wǎng)布局，增強(qiáng)生態(tài)氣象綜合觀測(cè)能力，構(gòu)建布局合理、定位準(zhǔn)確、層次分明、設(shè)備先進(jìn)、功能完備的生態(tài)氣象觀測(cè)站網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)保護(hù)紅線、自然保護(hù)地、國家公園、國家禁止開發(fā)區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)、重點(diǎn)開發(fā)區(qū)和優(yōu)化開發(fā)區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域的定位、實(shí)時(shí)、連續(xù)觀測(cè)，為國家戰(zhàn)略實(shí)施和生態(tài)文明建設(shè)提供有力支撐。

1 生態(tài)氣象觀測(cè)站網(wǎng)設(shè)計(jì)

生態(tài)氣象觀測(cè)站網(wǎng)的設(shè)計(jì)擬包括地面多要素觀測(cè)站網(wǎng)、空基觀測(cè)與遙感調(diào)查、天基觀測(cè)與衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)3個(gè)部分。

1.1 地面多要素觀測(cè)站網(wǎng)

以提升重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的植被氣象環(huán)境和土壤水分自動(dòng)連續(xù)觀測(cè)能力為目標(biāo)，依據(jù)站址已建性、站點(diǎn)多用性、數(shù)據(jù)連續(xù)性和人員技術(shù)性等原則，充分發(fā)揮氣象部門現(xiàn)有觀測(cè)站網(wǎng)優(yōu)勢(shì)。以現(xiàn)有的國家氣候觀象臺(tái)、全國農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站作為地面觀測(cè)站網(wǎng)的主體，在重點(diǎn)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理區(qū)補(bǔ)充新建生態(tài)氣象觀測(cè)站；按照重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)加密觀測(cè)、站點(diǎn)功能改造升級(jí)等原則，組建青藏高原、黃河重點(diǎn)生態(tài)區(qū)、長江重點(diǎn)生態(tài)區(qū)、東北森林帶、北方防沙帶、南方丘陵山地帶、海岸帶、自然保護(hù)區(qū)、國家公園和糧食主產(chǎn)區(qū)等重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)為節(jié)點(diǎn)的生態(tài)氣象自動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)，根據(jù)各區(qū)域生態(tài)保護(hù)和修復(fù)的需求具體確定觀測(cè)內(nèi)容，包括根據(jù)不同下墊面類型和實(shí)際服務(wù)需求，部署不同的梯度通量觀測(cè)、輻射觀測(cè)、植被生態(tài)氣象自動(dòng)觀測(cè)、大氣成分和衛(wèi)星校驗(yàn)地面觀測(cè)等設(shè)備，形成生態(tài)氣象觀測(cè)站、應(yīng)用氣象觀測(cè)站和若干野外觀測(cè)點(diǎn)的分級(jí)觀測(cè)體系，生態(tài)氣象觀測(cè)站兼顧自動(dòng)觀測(cè)和人工觀測(cè)兩種手段，應(yīng)用氣象觀測(cè)站和野外觀測(cè)點(diǎn)以自動(dòng)化觀測(cè)為基本手段。全部站網(wǎng)布局中，兼顧青藏高原重點(diǎn)區(qū)域和山地、濕地、森林、農(nóng)田、草原、湖泊、荒漠、城市等類型。

在青藏高原生態(tài)屏障區(qū)，加強(qiáng)青藏高原冰川凍土、陸-氣過程觀測(cè)，建成由氣候觀象臺(tái)、大氣本底站、基準(zhǔn)氣候站、衛(wèi)星遙感校驗(yàn)站、基本氣象站、國家氣象觀測(cè)站、農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站、應(yīng)用氣象觀測(cè)站和其他氣象觀測(cè)站組成的綜合觀測(cè)系統(tǒng)，開展典型生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)氣象、植被、土壤、物候、通量等監(jiān)測(cè)，初步形成覆蓋全區(qū)域的梯度通量觀測(cè)網(wǎng)，建立與氣象觀測(cè)資料相匹配的長序列、高精度、可對(duì)比的通量、植被、土壤等觀測(cè)資料，為完善高原生態(tài)氣象模型、開展高原生態(tài)氣象監(jiān)測(cè)評(píng)估和預(yù)警預(yù)報(bào)提供基礎(chǔ)資料和驗(yàn)證數(shù)據(jù)，在深入認(rèn)識(shí)氣候變化背景下高原生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)機(jī)制方面發(fā)揮基礎(chǔ)性和決定性作用。

在重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，布設(shè)區(qū)域土壤水分觀測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)區(qū)域土壤水分的定位觀測(cè)。通過安裝的自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)土壤環(huán)境（0～100 cm范圍內(nèi)共8層土壤體積含水量、相對(duì)濕度、重量含水量、有效水分貯存量及地溫）的自動(dòng)觀測(cè)。充分發(fā)揮土壤水分觀測(cè)設(shè)備無污染、連續(xù)、被動(dòng)、非接觸式原位測(cè)量和區(qū)域代表性強(qiáng)的特點(diǎn)，填補(bǔ)點(diǎn)測(cè)量法和遙感測(cè)量法之間的尺度空缺，并為遙感反演土壤含水量提供匹配像元尺度的地面驗(yàn)證。土壤水分觀測(cè)設(shè)備可固定或移動(dòng)測(cè)量，能在野外長時(shí)間連續(xù)自動(dòng)測(cè)量；對(duì)土壤鹽度、體積密度、質(zhì)地和表面粗糙度不敏感，可穿透植被和冰雪覆蓋，可測(cè)量固態(tài)水，拓展測(cè)量雪深及生物量。掌握土壤水分變化規(guī)律對(duì)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)的干旱監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)服務(wù)具有重要的意義。

在黃河重點(diǎn)生態(tài)區(qū)（含黃土高原生態(tài)屏障）和長江重點(diǎn)生態(tài)區(qū)（含川滇生態(tài)屏障），建成由氣候觀象臺(tái)、大氣本底站、基準(zhǔn)氣候站、衛(wèi)星遙感校驗(yàn)站、基本氣象站、國家氣象觀測(cè)站、農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站、應(yīng)用氣象觀測(cè)站和其他氣象觀測(cè)站組成的綜合觀測(cè)系統(tǒng)，增加陸-氣通量（能量、水、碳、動(dòng)量、臭氧）、碳水同位素、物候等觀測(cè)要素，重點(diǎn)開展黃河、長江中下游典型生態(tài)系統(tǒng)的氣象、物候動(dòng)態(tài)、土壤理化性質(zhì)監(jiān)測(cè)。完善物候遙感識(shí)別方法，對(duì)物候現(xiàn)象采用統(tǒng)一的觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)管理模式進(jìn)行處理，將物候觀測(cè)與相關(guān)自動(dòng)氣象記錄儀的觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合起來，通過物候動(dòng)態(tài)觀測(cè)和土壤理化性質(zhì)監(jiān)測(cè)分析，更精準(zhǔn)地把握氣候變化對(duì)生物物候影響的方式和程度，并為區(qū)域碳收支精確評(píng)估、作物生長模型的構(gòu)建以及作物災(zāi)損評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支撐。

在東北森林帶和北方防沙帶加強(qiáng)植被-大氣相互作用動(dòng)態(tài)過程觀測(cè)，建成氣候觀象臺(tái)、大氣本底站、基準(zhǔn)氣候站、衛(wèi)星遙感校驗(yàn)站、基本氣象站、國家氣象觀測(cè)站、應(yīng)用氣象觀測(cè)站和其他氣象觀測(cè)站組成的觀測(cè)系統(tǒng)，開展典型生態(tài)系統(tǒng)碳水通量、植被長勢(shì)、溫濕垂直廓線等觀測(cè)要素監(jiān)測(cè)，開展氣象災(zāi)害、氣候變化對(duì)典型生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)過程的監(jiān)測(cè)。利用生態(tài)氣象自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)長序列、多樣性、大范圍植被生態(tài)氣象環(huán)境數(shù)據(jù)的自動(dòng)化觀測(cè)，為植被長勢(shì)的定量化自動(dòng)觀測(cè)、植被生態(tài)氣象災(zāi)害預(yù)警、生態(tài)模型的構(gòu)建、氣候模式的改進(jìn)和提高提供基礎(chǔ)資料和驗(yàn)證數(shù)據(jù)。

在南方丘陵山地帶和海岸帶生態(tài)區(qū)建成由氣候觀象臺(tái)、大氣本底站、基準(zhǔn)氣候站、衛(wèi)星遙感校驗(yàn)站、基本氣象站、國家氣象觀測(cè)站、應(yīng)用氣象觀測(cè)站和其他氣象觀測(cè)站組成的綜合觀測(cè)系統(tǒng)。在具有垂直氣候帶的山脈布設(shè)梯度氣候監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，開展常規(guī)氣象要素、植被環(huán)境、碳通量等地面監(jiān)測(cè)，通過安裝的小氣候自動(dòng)觀測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)氣象環(huán)境（降水、空氣溫濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、總輻射、紫外輻射和冠層紅外溫度）的自動(dòng)觀測(cè)；通過渦度相關(guān)法進(jìn)行通量觀測(cè)，包括碳交換量、感熱通量、潛熱通量，為分析生長季生態(tài)系統(tǒng)的能量消耗與氣象要素、土壤、生物之間的關(guān)系提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

在生物多樣性保護(hù)功能區(qū)重點(diǎn)開展氣溫、降水、植被覆蓋度、群落調(diào)查、生產(chǎn)力等植被氣象環(huán)境要素監(jiān)測(cè)；在水源涵養(yǎng)功能區(qū)重點(diǎn)開展植被、降水、地表徑流、蒸發(fā)量等要素監(jiān)測(cè)；在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)山區(qū)，針對(duì)滑坡、崩塌、泥石流等災(zāi)害，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征，利用衛(wèi)星、無人機(jī)、天氣雷達(dá)等技術(shù)，開展地質(zhì)災(zāi)害氣象條件自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

在糧食主產(chǎn)區(qū)改建增加植被生態(tài)氣象自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備。植被生態(tài)氣象自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)氣象環(huán)境要素觀測(cè)、耕作制度觀測(cè)、作物種植面積觀測(cè)、主要作物生育期動(dòng)態(tài)觀測(cè)、主要作物葉面積與生物量動(dòng)態(tài)觀測(cè)、主要作物收獲期植株性狀觀測(cè)、作物產(chǎn)量觀測(cè)等，并加強(qiáng)作物品質(zhì)、農(nóng)田養(yǎng)分、面源污染等方面的生態(tài)氣象觀測(cè)。通過布設(shè)植被生態(tài)氣象觀測(cè)儀，進(jìn)一步提高植被生態(tài)氣象觀測(cè)能力，獲取的植被生長資料對(duì)及時(shí)掌握植被生長狀況、科學(xué)評(píng)估氣象因子對(duì)生態(tài)環(huán)境影響以及提高衛(wèi)星遙感應(yīng)用的解譯精度與驗(yàn)證能力具有重要意義。在開展基本農(nóng)田生態(tài)氣象條件觀測(cè)的基礎(chǔ)上，同時(shí)開展針對(duì)階段性重點(diǎn)任務(wù)和關(guān)鍵科學(xué)問題的觀測(cè)研究，為區(qū)域的糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1.2 空基觀測(cè)與遙感調(diào)查

充分發(fā)揮重點(diǎn)區(qū)域人工影響天氣作業(yè)飛機(jī)在生態(tài)氣象觀測(cè)中的作用，通過適當(dāng)?shù)膬x器加裝，補(bǔ)齊重點(diǎn)生態(tài)區(qū)飛機(jī)機(jī)載遙感能力短板，配合建設(shè)高性能無人機(jī)探測(cè)，試點(diǎn)進(jìn)行機(jī)載遙感探測(cè)與下投探空，獲取生態(tài)氣象觀測(cè)資料、陸面參數(shù)資料、大氣垂直觀測(cè)數(shù)據(jù)和人工影響天氣作業(yè)條件判據(jù)等探測(cè)資料，開展遙感精度校驗(yàn)、模型參數(shù)驗(yàn)證、人工影響天氣作業(yè)及重大工程建設(shè)和重大災(zāi)害影響的遙感調(diào)查。

1）人工影響天氣作業(yè)飛機(jī)遙感探測(cè)

在已建成的西北區(qū)域國家級(jí)人工影響天氣作業(yè)飛機(jī)上加改裝機(jī)載W波段云雷達(dá)、激光雷達(dá)、機(jī)載微波輻射計(jì)、氣溶膠采樣分析設(shè)備、掃描電遷移率粒徑譜儀（SEMS）、氣溶膠加濕遷移差分分析儀（HTDMA）等設(shè)備，同時(shí)增配紅外高分辨率高精度機(jī)載數(shù)字航空攝影測(cè)量系統(tǒng)，加強(qiáng)三江源、祁連山等重點(diǎn)生態(tài)保障區(qū)資源環(huán)境及其上空大氣、云和降水等人工增雨雪過程參數(shù)和植被、土壤、水體的遙感監(jiān)測(cè)能力。依托人工影響天氣作業(yè)飛機(jī)指揮系統(tǒng)，完善遙感探測(cè)飛行設(shè)計(jì)、指揮、監(jiān)控平臺(tái)以及資料處理分發(fā)和評(píng)估系統(tǒng)。

2）氣象行業(yè)無人機(jī)觀測(cè)

在華北、東北、西南、西北和青藏高原等生態(tài)區(qū)域內(nèi)分別設(shè)置觀測(cè)站，主要用于關(guān)鍵生態(tài)區(qū)典型生態(tài)系統(tǒng)的常規(guī)監(jiān)測(cè)和災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測(cè)，提升氣象行業(yè)無人機(jī)的遙感觀測(cè)能力，充分利用其高分辨率影像的優(yōu)點(diǎn)，形成觀測(cè)范圍10萬 km2以上重點(diǎn)生態(tài)區(qū)域觀測(cè)的下投探空、機(jī)載遙感探測(cè)能力。購置具有1000 m及以上高度巡航飛行能力，航程100 km以上，載重30 kg以上的中型無人機(jī)和部分小型無人機(jī)，配置多光譜相機(jī)遙感觀測(cè)系統(tǒng)、紅外相機(jī)、激光雷達(dá)三維成像系統(tǒng)、高光譜地物儀以及下投探空系統(tǒng)，進(jìn)行每旬定期、定點(diǎn)持續(xù)監(jiān)測(cè)和遙感調(diào)查。優(yōu)化基于無人機(jī)的重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的植被生態(tài)、遙感監(jiān)測(cè)手段、觀測(cè)流程和觀測(cè)要素，加強(qiáng)大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈、冰凍圈的多圈層綜合監(jiān)測(cè)，為開展生態(tài)保護(hù)修復(fù)、水源涵養(yǎng)、土壤保持、荒漠化治理、生物多樣性保護(hù)等氣象影響監(jiān)測(cè)評(píng)估提供數(shù)據(jù)支撐，為制定適宜的生態(tài)保護(hù)策略提供決策依據(jù)。

1.3 天基觀測(cè)與衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)

在重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，建立國省兩級(jí)生態(tài)氣象觀測(cè)和遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室、生態(tài)氣象遙感產(chǎn)品地基校驗(yàn)中心、生態(tài)氣象觀測(cè)計(jì)量檢定實(shí)驗(yàn)室以及生態(tài)氣象觀測(cè)和生態(tài)氣象遙感監(jiān)測(cè)服務(wù)產(chǎn)品平臺(tái)。建立長序列生態(tài)氣象遙感要素?cái)?shù)據(jù)集和生態(tài)氣象遙感產(chǎn)品驗(yàn)證應(yīng)用體系，提升遙感數(shù)據(jù)獲取與服務(wù)以及生態(tài)氣象遙感監(jiān)測(cè)服務(wù)能力。建立健全生態(tài)氣象觀測(cè)質(zhì)量管理體系和標(biāo)準(zhǔn)化體系。開展森林、草地、濕地、農(nóng)田、沙漠、半荒漠等生態(tài)氣象產(chǎn)品星地檢驗(yàn)和關(guān)鍵地表生態(tài)狀況的遙感反演，進(jìn)行地面反射率、雙向反射率、輻射、地表溫度、地表濕度、葉面積指數(shù)、植被指數(shù)等生態(tài)參數(shù)的星地同步觀測(cè)。建立空基生態(tài)氣象觀測(cè)站網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)地表生態(tài)氣象參數(shù)的模型構(gòu)建及驗(yàn)證。

2 生態(tài)氣象觀測(cè)運(yùn)行保障

觀測(cè)運(yùn)行保障主要包括生態(tài)氣象觀測(cè)技術(shù)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室、生態(tài)氣象遙感產(chǎn)品地基校驗(yàn)中心和生態(tài)氣象觀測(cè)運(yùn)行保障三個(gè)方面。

1）生態(tài)氣象觀測(cè)技術(shù)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室

建立國家級(jí)和省級(jí)生態(tài)氣象觀測(cè)技術(shù)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室開展生態(tài)氣象觀測(cè)站網(wǎng)布局設(shè)計(jì)，實(shí)施典型生態(tài)氣象的調(diào)研與分析，研發(fā)中試生態(tài)氣象觀測(cè)新設(shè)備，標(biāo)校生態(tài)氣象觀測(cè)設(shè)備，制定觀測(cè)規(guī)范、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，編制設(shè)備安裝、維護(hù)手冊(cè)，改進(jìn)和完善有關(guān)生態(tài)氣象設(shè)備。在有生態(tài)代表性的綜合生態(tài)氣象觀測(cè)站建立省級(jí)生態(tài)氣象觀測(cè)技術(shù)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，接受國家級(jí)技術(shù)指導(dǎo)，開展區(qū)域生態(tài)氣象觀測(cè)設(shè)備標(biāo)校以及生態(tài)氣象觀測(cè)新設(shè)備對(duì)比觀測(cè)試驗(yàn)。

2）生態(tài)氣象遙感產(chǎn)品地基校驗(yàn)中心

建立國家級(jí)和省級(jí)生態(tài)氣象遙感產(chǎn)品地基校驗(yàn)中心。國家級(jí)校驗(yàn)中心研建生態(tài)氣象遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)的完整技術(shù)流程體系，發(fā)展和完善真實(shí)性檢驗(yàn)過程中的空間優(yōu)化采樣、尺度上推、檢驗(yàn)策略等關(guān)鍵計(jì)算方法，通過星機(jī)地同步試驗(yàn)研制多尺度配套觀測(cè)數(shù)據(jù)集，編制遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)體系，構(gòu)建遙感產(chǎn)品地基真實(shí)性檢驗(yàn)網(wǎng)，開展核心觀測(cè)場(chǎng)的多模式聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)試驗(yàn)，初步形成全國衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)網(wǎng)的原型體系和運(yùn)行機(jī)制，創(chuàng)建國家級(jí)生態(tài)氣象衛(wèi)星遙感產(chǎn)品地基校驗(yàn)業(yè)務(wù)。省級(jí)校驗(yàn)中心開展區(qū)域核心觀測(cè)場(chǎng)的多模式聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)試驗(yàn)，發(fā)展優(yōu)化區(qū)域遙感產(chǎn)品檢驗(yàn)過程中的空間優(yōu)化采樣、尺度上推、檢驗(yàn)策略等關(guān)鍵計(jì)算方法，創(chuàng)建區(qū)域生態(tài)氣象衛(wèi)星遙感產(chǎn)品地基校驗(yàn)業(yè)務(wù)。

3）生態(tài)氣象觀測(cè)運(yùn)行保障

在現(xiàn)有綜合氣象觀測(cè)保障系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)具有生態(tài)氣象觀測(cè)網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控功能的軟件，改善原有運(yùn)行監(jiān)控硬件設(shè)備；建設(shè)生態(tài)氣象地面觀測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定實(shí)驗(yàn)室；建立國家級(jí)生態(tài)氣象觀測(cè)儀器測(cè)試主系統(tǒng)和省級(jí)生態(tài)氣象觀測(cè)儀器維修維護(hù)分系統(tǒng)；建立生態(tài)氣象設(shè)備觀測(cè)運(yùn)行規(guī)范和突發(fā)狀況的標(biāo)準(zhǔn)處理流程，充分保障生態(tài)氣象自動(dòng)化觀測(cè)設(shè)備可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

3 展望

圍繞全國重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程建設(shè)氣象保障服務(wù)需求，中國氣象局?jǐn)M建立天、空、地一體化生態(tài)氣象觀測(cè)站網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各部門共建共享，盡快提升我國生態(tài)氣象保障服務(wù)能力，推進(jìn)生態(tài)氣象科學(xué)研究水平和國際影響力。

1）共建生態(tài)氣象觀測(cè)站網(wǎng)提升生態(tài)氣象保障服務(wù)能力

生態(tài)氣象觀測(cè)站網(wǎng)布局規(guī)劃建設(shè)獲取的生態(tài)氣象綜合監(jiān)測(cè)信息，有助于深入理解生態(tài)系統(tǒng)與氣候變化之間的復(fù)雜關(guān)系，可為生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)、生態(tài)資源科學(xué)開發(fā)利用提供決策所需的數(shù)據(jù)支撐，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)修復(fù)和資源合理開發(fā)利用，并可通過建成現(xiàn)代化生態(tài)氣象保障服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)氣象與國家生態(tài)安全、生態(tài)保護(hù)和修復(fù)、生態(tài)環(huán)境治理、生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的深度融合，使生態(tài)氣象服務(wù)成為生態(tài)文明戰(zhàn)略和建設(shè)美麗中國的重要支撐。同時(shí)，生態(tài)氣象觀測(cè)站網(wǎng)的布局設(shè)計(jì)也可為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)等提供精細(xì)化生態(tài)氣象服務(wù)，有效降低重大災(zāi)害對(duì)脆弱和敏感生態(tài)系統(tǒng)的不利影響。

2）生態(tài)氣象觀測(cè)站網(wǎng)服務(wù)于多部門協(xié)作改善人類生活環(huán)境

以防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)對(duì)氣候變化為抓手，以保障生態(tài)安全和綠色發(fā)展為核心，充分發(fā)揮天氣氣候監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警在生態(tài)保護(hù)和修復(fù)中的先導(dǎo)作用，在中國氣象局、生態(tài)環(huán)境部、自然資源部、應(yīng)急減災(zāi)部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、中國科學(xué)院等部門已有的氣象和生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站網(wǎng)基礎(chǔ)上，充分整合現(xiàn)有資源，推動(dòng)部門間相關(guān)生態(tài)保護(hù)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)的共建共享。通過多部門共建共享和開放合作，全面提升生態(tài)氣象災(zāi)害防御和生態(tài)保護(hù)修復(fù)、大氣污染防治、適應(yīng)氣候變化等領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)測(cè)、預(yù)警、影響評(píng)估、應(yīng)急處置、決策支撐、管理評(píng)價(jià)等能力，更好地融入國家生態(tài)文化體系、生態(tài)經(jīng)濟(jì)體系、目標(biāo)責(zé)任體系、生態(tài)文明制度體系和生態(tài)安全體系，全面提升保障生態(tài)文明建設(shè)的氣象服務(wù)水平，為建設(shè)美麗中國、創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境、維護(hù)生態(tài)安全和推進(jìn)綠色發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

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