【人工影响天气轨道业务方案(试行)】(DOC 36页).docx
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1、人工影响天气轨道业务方案(试行)中国气象局二六年九月目 录序 言1一、现状与需求3(一)现状3(二)需求5(三)发展趋势10(四)存在的主要问题和差距11二、设计原则13三、系统功能和结构13(一)系统总体功能和结构13(二)观测15(三)预报16(四)作业和服务17(五)信息与技术保障17(六)科学研究与技术开发18(七)教育培训19四业务流程19(一)信息流19(二)产品流20(三)业务技术流20五、业务分工20(一)国家级20(二)省级26(三)地市级29(四)县级32六、保障措施33(一)加强科技支撑、提高业务水平33(二)强化人才战略、建设高素质队伍33(三)建立健全组织管理体系、加
2、强法规标准建设34(四)开展人工影响天气作业示范区和基地建设34七、实施步骤35(一)实施阶段35(二)完善阶段36附图37附表:44序 言人工影响天气是指为避免或者减轻气象灾害,合理利用气候资源,在适当条件下通过人工干预的方式对局部大气的云物理过程进行影响,实现增雨雪、防雹、消雾、消云等目的的活动。现阶段主要以人工增雨、防雹为主,属于科技型、公益性事业。是气象服务于防灾减灾、保护人民生命财产安全和提高人民生活质量、合理开发利用气象资源、生态建设与保护的重要科技手段之一。我国是世界上气象灾害频发的少数国家之一,气象灾害造成的损失约占所有自然灾害造成经济总损失的70%以上,每年由于气象灾害造成的
3、经济损失约占国内生产总值(GDP)的1% 3%,受重大气象灾害影响的人口达4亿人次,因气象灾害造成的农作物受灾面积达5000万公顷,其中,干旱造成的灾害约占气象灾害的50%以上。特别是近年来受气候变化等多种原因的影响,部分地区严重旱灾的发生频率明显增加,给农业生产和人民生活等带来了严重影响。同时,我国是世界上冰雹灾害最严重的国家之一,每年因冰雹所造成的经济损失约为数亿元至十余亿元,并带来人员伤亡等损失。我国还是水资源非常短缺的国家,人均占有量不足2200立方米,600多座城市严重缺水,北方特别是西北地区水资源短缺尤为严重,对人工增雨(雪)缓解水资源短缺的需求非常迫切。国务院关于加快气象事业发展
4、的若干意见指出,要按照建立统一协调的指挥和作业体系、建设性能优良的设备设施的要求,编制“十一五”全国和地方人工影响天气发展规划,有组织、有计划地开展人工影响天气工作;城市供水和工农业用水紧缺地区的水源地及其上游地区,要积极开展人工增雨作业,加大作业力度;建立应对扑灭大规模森林草原火灾、严重空气污染、城市高温天气等事件的人工影响天气应急作业机制;健全作业安全生产责任制,完善作业规范和操作规程。国务院办公厅关于加强人工影响天气工作的通知指出,应充分认识人工影响天气工作的重要性;坚持统筹规划,建立统一协调的指挥和作业体系、建设性能优良的监测和作业设备及设施。中国气象事业发展战略研究对人工影响天气的科
5、学研究目标和能力建设提出了具体要求。根据上述意见和通知精神以及其它与人工影响天气工作相关的国家规划和政策要求,按照中国气象局业务技术体制改革总体方案提出的“多轨道、集约化、研究型、开放式”发展思路,必须尽快进行人工影响天气业务的系统设计,并逐步开展以下重点工作:加强国家人工影响天气业务建设,提高业务指导、技术支撑和组织跨区域作业能力,适时建立国家级飞机增雨作业基地;完善省级人影综合业务系统,更新作业催化设施,加强作业点规范化建设,加强作业效果评估,提高作业科技含量;在重点流域、大型水库、典型干旱区和国家生态建设重点地区,国家与地方共建人工影响天气示范基地。在此基础上,建立和完善人工影响天气国家
6、、省、地、县四级业务技术体制。在中国气象局业务技术体制改革总体方案中,明确了人工影响天气业务包括人工增雨抗旱、河流和水库增水、增雪、防雹减灾、机场和公路消雾、森林防火服务、重大活动保障等。改革重点是:加强国家人工影响天气业务建设,提高业务指导、技术支撑和组织跨区域作业能力,适时建立国家级飞机增雨作业基地;完善省级人影综合业务系统,更新作业催化设施,加强作业点规范化建设,加强作业效果评估,提高作业科技含量;在重点流域、大型水库、典型干旱区和国家生态建设重点地区,国家与地方共建人工影响天气示范基地。人工影响天气业务实行国家、省、地、县四级布局。一、现状与需求(一)现状随着国家对人影工作的逐步重视和
7、科技投入的逐步加强,我国人工影响天气科学研究和技术开发取得了明显进展,在农业抗旱、防雹减灾和增加水资源等方面发挥了日益重要的作用,已经取得了显著成效。基本建立了以各级政府领导,同级气象主管机构管理、实施和指导的领导管理体系,形成了以地方各级政府财政投入为主的投入机制,基本建立了以地方为主的省地县三级业务体制。人影作业规模处于国际前列。据统计,2005年全国各级人工影响天气业务作业人员已达到37057人(其中高炮、火箭的操作人员30478名),资金投入达4.95亿元;30个省(区、市)和4个计划单列市以及新疆生产建设兵团组织开展了人工影响天气工作;21个省(区、市)开展了飞机人工增雨(雪)作业;
8、全国有1952个县(含兵团农场等县级单位)开展了地面高炮、火箭人工增雨防雹作业;增雨作业面积约258万平方公里,高炮火箭防雹作业保护面积约45万平方公里。2005年底,全国共拥有用于人影作业的“37”高炮7071门、火箭发射架4687部(其中新型火箭发射架3166部)。10年以来,全国共组织了人影科学研究和技术开发项目380项,其中较大的国家和省部级项目20余项,总投入经费达4600余万元。多年来,我国人影工作者通过辛勤工作和不懈努力,在人影科学研究、技术开发和业务能力建设等多方面取得了很大的成绩,具体表现在:(1)建立了以地方省级组织开展飞机人工增雨作业,地、县级组织高炮、火箭等地面增雨防雹
9、作业的人影业务作业体系;(2)基本形成了依托气象常规地基和空基观测、天气气候预测预报、雷达实时观测,部分运用云物理特种观测技术和设备以及云数值模式等为手段的作业条件监测和预报方法;(3)基本形成了以碘化银、液氮和干冰作为催化剂,以飞机作为运载工具针对层状云和层积混合云播撒,以高炮和火箭等作为运载工具针对对流云播撒,以及碘化银地面燃烧器对地形云播撒的作业催化方法;(4)基本形成了以物理检验和非随机统计检验评估作业效果的技术方法;(5)研制了达到国际先进水平的碘化银复合焰剂,新型机载播撒设备和新型增雨防雹火箭,并投入了业务使用;(6)发展了具有国际先进水平的多维云数值模式,并在部分地区投入了试用;
10、(7)提出了北方层状云人工增雨概念模型,不同温度下使用不同催化剂的技术指标;(8)部分地区建立了人工影响天气作业指标体系,建立了作业实时指挥业务系统;(9)部分地区按催化要求设计飞机增雨飞行方案,采用了有一定科学依据的统计方法检验飞机增雨效果。据世界气象组织统计,全世界共有100多个人工影响天气业务和试验项目。目前开展人工增雨作业较多的有中国、俄罗斯、以色列、南非、泰国、美国等,开展人工防雹作业规模较大的有俄罗斯、中国等。国外人工增雨大多采用飞机和地面作业的方式,主要针对地形云、对流云、层积混合云进行催化。针对不同的作业云,催化剂采用碘化银、制冷剂、吸湿性焰剂为主;观测多采用机载云粒子探测仪、
11、液水测量仪、多普勒雷达、双波长天气雷达等;业务作业效果检验方法采用作业前后的雷达观测资料对比分析,作业区和非作业区对比统计检验等方式,科学研究采用随机试验的方式。俄罗斯人工防雹主要采用火箭运载催化剂方式(高炮已停止使用),并研制了自动化作业系统。法国、德国等国还采用地面自动化焰炉的方式进行人工增雨作业。南非、墨西哥等近年来开展了使用吸湿性焰弹对对流云进行随机催化试验。(二)需求我国人工影响天气工作在抗旱减灾、缓解水资源短缺、粮食生产安全、生态环境建设和保护、交通运输安全、公共安全和国防安全等方面发挥了重要作用,取得了显著的社会经济效益和生态效益,但仍不能满足国家和社会对人影工作日益增长的需求。
12、1经济社会快速发展提出的新需求我国经济社会的快速发展对人工影响天气在农业抗旱、防灾减灾、缓解水资源紧缺和生态建设与保护等领域提出了日益紧迫的需求。 (1)建设社会主义新农村的需求发展农村经济、保证农业增产、农民增收,是建设社会主义新农村的根本要求。而我国农业靠天吃饭的局面还未从根本上改变,围绕建设社会主义新农村,在农业结构调整,发展优质、高产、高效、安全农业,提高农业的综合生产能力和可持续发展能力,改善农村人居环境等方面,对开展增雨抗旱、防雹减灾的需求十分迫切。随着气候变化影响的日趋明显,极端性气象灾害的增多给我国农业生产造成了严重的危害,干旱和冰雹灾害严重影响到农民增收和我国的粮食安全。减少
13、自然灾害对农业的影响,确保农业安全是社会主义新农村建设中的重要内容,对利用人工影响天气的手段开展增雨抗旱、防雹减灾提出了更高的要求。(2)生态建设和保护需求我国生态环境基础薄弱,脆弱生态区的面积占国土总面积的1/5,生态环境恶化趋势仍未得到遏制,目前全国荒漠化土地面积26200万公顷,呈扩展趋势,如青海三江源区、内蒙古近年来少雨缺水导致沙化严重,河流干枯导致流域生态更加脆弱。北方河流断流现象频发,湖泊萎缩,水库蓄水量减少,湿地破坏严重。近年来,我国高度重视生态环境改善工作,先后采取植树造林、退耕还林、退耕还草、植被和自然水系恢复、天然草场和湿地保护、减少环境污染等措施,这些措施能否行之有效离不
14、开适量降水等气象条件,人工影响天气在国家生态建设和保护工作中可以发挥重大作用。(3)缓解水资源短缺的需求我国是水资源短缺的国家,西北地区、华北地区尤为突出,长江以北地区面积占国土面积60%以上,降水总量却不到全国的20%,且时空分布不均。近年来主要河流上游由于降水减少,城市供水和农业用水短缺的问题日益严重。南方季节性干旱频发,对水力发电“西电东送”造成严重威胁。目前全国已有600多座城市缺水,对城镇居民生活和工业生产造成了严重影响。21世纪我国水资源的供需矛盾将更加尖锐。利用人工影响天气手段开展空中云水资源开发作业可在一定的天气条件下有效促进云雨转化,增加区域降水量,补充地表水及地下水的严重不
15、足,这项工作正日益受到我国政府的重视,因此,如何更有效的缓解水资源短缺对人影工作提出了更新、更高的要求。(4)工业和交通运输需求目前浓雾天气对机场飞机起降,因大雾引发的航班延误时有发生,造成的经济损失严重。大雾对公路车辆行驶的影响越来越大,引发的交通事故严重影响交通安全,造成的直接和间接的经济损失迅速加大,尤其在雾出现频次较高的冬春季节,开展机场和高速公路消雾成为人工影响天气工作面临的重大课题。我国电力资源紧张,水库发电是电力供应的重要手段,各地对利用人工增雨进而增加水库蓄水量,特别是黄河、长江流域和西南地区的水电建设对人工增雨水库蓄水,提高电力供应能力需求越来越多。(5)公共安全和国防安全需
16、求我国重大森林火灾时有发生,人工增雨是扑灭和预防森林草原火灾的重要手段。2006年5月6月初扑灭黑龙江和内蒙古的森林大火中,多次进行了人工增雨作业,对扑灭大火发挥了重要作用,得到了国务院的高度肯定。随着森林草原火灾等突发事件的频发,人工影响天气对社会公共安全作用越来越大。重大社会活动对人工消云、消雨和防雹的需求也有不断增长的趋势,如1999年昆明“世博会”提出了人工消雨和防雹的要求,2004年四川沱江发生严重污染,地方政府就有实施人工增雨稀释污染的要求。“十一五”期间,北京奥运会和上海世博会等重大社会活动也将对通过人工影响天气增强气象保障能力提出非常紧迫的要求。近年来南方夏季高温天气频发,对人
17、体健康的危害越来越严重,对实施人工增雨降温的需求也在不断增加。2业务自身发展的主要需求近年来,全国抗旱减灾、水资源开发的需求越来越迫切,我国各地人工影响天气工作已由应急服务,逐步发展为业务化作业,有三分之一的省市已发展为全年业务作业,地方人影业务发展对国家指导业务提出了更多更高的需求。因此,一方面急需加强以室内外科学试验和数值模拟研究为主要手段的科学研究,突破人工影响天气的关键核心技术;另一方面急需加强国家级人影业务的顶层设计,建立国家级人工影响天气业务,加强国家对全国人工影响天气作业的指导,逐步建立统一协调的全国人工影响天气现代化业务技术体系,促进国家和地方人工影响天气事业协调发展,提高人工
18、影响天气科技水平、业务能力和服务效益。当前我国人影业务发展的主要需求有:1业务产品和信息的需求:国家级业务单位需要对地方提供各类实时业务化的指导产品,也需要实时了解和掌握全国作业动态,加强对跨区域人影作业的组织和协调,特别是对重点流域和区域实施的降水云系跟踪作业。2基础研究的需求:人工影响天气的关键科学问题在于缺乏对云降水物理过程的深入了解和掌握,急需针对这些问题开展以外场试验、数值模拟和室内实验为主的各项科学研究,奠定人工影响天气技术研究开发的基础。3技术方法的需求:科学有效的人影作业条件的监测、预报和识别,人影作业方案设计、催化作业技术和作业效果评估技术等各个环节的技术方法对发展人影业务十
19、分关键,亟待加强。4探测和催化等装备技术的需求:科学有效的探测和催化是人工播云作业成功的关键,业务实施中对空基、地基多种类型的探测,对安全高效的催化装备和技术要求很高,需求也很大。我国现有技术和装备都亟待提高,同时需要加强维护和应用指导。5外场试验示范技术:有效的人工影响天气依赖于科学的外场设计,无论是外场布局、作业设计,还是组织实施等外场技术环节都需要加强国家级外场综合试验示范。6配套的支撑条件:建立现代化的国家级人影业务运行保障和技术支撑系统。7规范标准:需要建立和完善统一的技术规范、规程和标准。8技术培训:加强全国各级人影从业人员(作业指挥员、管理员、技术员、作业炮手和仪器维修人员等)的
20、技术培训,提高其专业技术水平。(三)发展趋势1. 人工影响天气探测技术用以认识降水云系宏微观物理结构的人工影响天气探测技术;可测量不同尺度云粒子以识别云微物理结构的多功能机载云粒子和含水量探测技术,以及资料后处理技术;可测量大气液水的多通道微波辐射技术,相应的机载和地面探测设备;可测量云顶高度、云层温度、云粒子有效半径和大气水汽含量的卫星反演技术,GPS/MET水汽观测技术;可分析、识别降水类型,提供识别强对流云中水汽凝聚的过程,提高降水估测精度的双线偏振多普勒天气雷达技术及资料分析技术;毫米波雷达观测技术;提供冰雹云识别参数的雷电探测技术。2. 人工影响天气催化技术研制冷云催化用的在风速动力
21、影响下高成核率的AgI复合催化剂,暖云催化用的吸湿性催化剂及催化方法试验;不同降水云系的人工影响天气概念模型,播云的指标判据;探索人工影响雷电及电磁场对降水云系的影响。3. 人工影响天气数值模拟技术发展多维、多物理过程与天气动力模式耦合的云模式,模拟云的发生、发展的演变过程和结构,云降水过程和降水量,催化剂扩散方式及范围,人工催化响应过程及效果,以及相关的机理研究。4. 人工影响天气效果检验技术世界气象组织指出,人工影响天气效果检验应采取物理检验、统计检验和数值模拟相结合的方式。物理检验主要运用机载云物理综合探测设备和天气雷达观测播云前后的云演变过程及定量降水对比,获取人工催化影响的物理响应证
22、据以及定量结果;统计检验运用统计学方法检测人工催化影响的定量结果;运用数值模拟技术模拟人工催化的效果。(四)存在的主要问题和差距尽管我国的人工影响天气工作取得了很大成绩,但也应当看到当前我国人工影响天气的科技水平和服务能力与经济社会发展需求不相适应的矛盾仍然十分突出,主要存在的问题有:(1)国家级人工影响天气业务还未形成,缺乏对地方作业的组织、调控,业务和技术指导能力亟待提高,科研成果的推广应用机制还需进一步完善。(2)国家和地方上、下互动相协调的业务技术体制还未建立,统一协调的指挥和作业体系还未形成,各自为战的局面没有根本改变。(3)针对人工影响天气业务技术中的关键科学问题,缺乏有组织的深入
23、系统的科学研究和试验;业务和科研结合不够,存在着重作业、轻科研与技术开发的问题;人影机理研究仍需加强,催化作业和效果检验的科技水平有待提高,科技支撑能力薄弱,影响了人工影响天气工作的持续、快速发展。(4)人工影响天气业务系统建设亟待加强,业务流程、技术规范、规程和标准有待建立和完善;作业技术指导产品难以满足实际需求,作业还存在着一定的盲目性;作业效果检验粗放。 (5)基础设施建设薄弱,作业手段落后,性能优良的飞机作业平台和先进的探测装备不足,尚缺乏满足大范围、高强度作业的专用飞机,现有的气象监测站网和手段远不能适应对人工影响天气工作的要求。(6)人工影响天气工作的投入机制有待进一步完善,投入不
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