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合作互利推动发展 中美大气科技合作亮点扫描

来源:中国气象报社   发布时间:2017年11月08日16:35
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  中国气象报记者 郝静 刘淑乔 吴鹏

  “中美在防灾减灾、预报预测、卫星气象等方面的合作成效显著,成果应用于农业、水利、卫生健康等领域,惠及两国人民和经济社会发展。”在刚刚结束的中美大气科技合作联合工作组第二十次会议上,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)负责天气事务的助理局长路易·乌切列尼如此感慨地说起中美大气科技合作。

  

  2017年10月31日,中美大气科技合作联合工作组第二十次会议在北京召开,将继续在气候和季风、开发性研究、数值千亿国际娱乐、气象现代化、卫星气象等五个领域深化合作。庄白羽 摄影

  自1979年《中美大气科学技术合作议定书》签署以来,双方大气科技合作已开展了近四十年。大气无国界,无论国际风云如何变幻,中美两国气象部门始终不断巩固以联合工作组为基础的科技合作机制,深化多层次、宽领域的科技合作交流。目前已开展的合作项目达680个,技术交流超过400人次,涉及气候和季风、气象科学研究、数值千亿国际娱乐、气象现代化、卫星气象等领域,合作成果惠及两国人民及全球防灾减灾事业,成为中美关系中的一道靓丽的风景。中国气象局以中美合作为契机,加大技术交流,大力培养专业技术人才,通过不断努力,中国气象逐渐从专业技术的跟学者,成为中美互利共赢的合作者和部分领域的引领者。

  卫星气象:为中美科技添活力

  中美气象卫星和卫星气象领域的合作自1979年开始以来从未间断,合作广泛深入。中国卫星气象事业的起步和发展得到了NOAA的支持。早在上世纪80年代,中国气象局国家卫星气象中心就派出业务人员访美学习,美国在卫星气象领域的先进经验和技术,为中国培养了一批科技业务骨干,为“风云”卫星发展奠定基础。近年来,随着中国气象现代化步伐的加快,双方合作逐渐转变为各取所长、互利共赢。

  

  2016年,第三届中美卫星事务高层工作组会议在北京举行。张淑婷 摄影

  除了每两年举行的中美大气科技联合工作组会外,双方于2011年、2015年和2016年召开了三届中国气象局-美国国家海洋和大气管理局卫星事务高层工作组会议,确定了高层会晤机制,为卫星气象工作组及相关合作项目提供了战略指导。作为世界上两个重要的气象卫星运行机构,中国气象局和NOAA在卫星定标、数据交换、产品应用、晨昏轨道卫星以及空间天气探测等方面开展了密切合作。

  “双方有较为完善的合作机制和科学家互访机制,并在国际气象卫星事务中相互支持协调,合作成效显著。”国家卫星气象中心主任杨军说。

  在国际气象卫星协调组织、地球观测组织等国际组织中,中美支持多边合作,共同完善全球观测系统。中国率先提出开展晨昏轨道卫星论证工作,以填补世界范围内卫星观测在时空上的空缺,得到了美国的积极响应。

  中美是国际上开展空间天气监测预警业务的领先机构。2010年5月,中美共同推动成立国际空间天气计划协调组(ICTSW)工作组,并由双方专家担任联合主席,指导和支持空间天气监测活动。

  

  2017年,中国气象局聘用美国、日本等专家作为风云卫星国际战略咨询委员会成员。虞俊 摄影  

  对卫星观测仪器而言,定标准确性是卫星应用的基础。过去美国一直在领导全球范围内的卫星定标工作。近年来,随着中国卫星观测仪器质量的提高,国际话语权不断提高。2005年,中美共同发起成立全球空间交叉定标系统(GSICS)。2014年,国家卫星气象中心副主任张鹏当选为新一届全球空间交叉定标系统执行委员会主席。通过参与该项工作,并利用国外先进的遥感仪器资料,我国现已建立“风云二号”和“风云三号”卫星定标比对系统,在提高业务质量的同时,也为国际定标工作作出示范。此外,我国基于月球的定标和基于地基的月球观测工作,得到美国同行和GSICS的高度重视。在中美大气科技合作联合工作组第二十次会议上,NOAA代表团希望获取“风云四号”卫星的红外高光谱数据,并与美国最先进的GOES-R气象卫星进行交叉比对和科研分析,以提高卫星精度。

  卫星大气辐射传输理论方法和计算模式是卫星仪器指标设计、性能仿真、资料质量订正不可或缺的基础手段。通过合作,中方利用美国辐射传输模式,开展了“风云四号”卫星通道数据模拟和质量检验,为风云四号卫星资料定量应用奠定了基础。除了以上领域,在遥感反演算法的开发和资料的应用、空间天气、沙尘暴产品算法等领域,双方都有深入有效的合作。

  目前,中国共有8颗“风云”卫星在轨运行,成为世界上少数几个同时拥有极轨和静止轨道气象卫星的国家之一。“风云”卫星的快速发展不仅是中美科技合作的见证者,也为新时代中美合作互利增添了新的活力。

  “风云”卫星作为国际对地观测中的重要成员,观测数据面向全球开放共享。目前,全球已有90多个国家在使用风云气象卫星数据,亚太区域有18个国家设立了“风云”卫星数据接收站,为全球防灾减灾、应对气候变化作出了贡献。“我国卫星气象事业已经实现了从跟跑、并跑,逐渐转向领跑。未来,中美卫星气象合作仍将在我国国际气象科技合作中占据重要位置。中国将不断地给全球用户提供更多、更好的卫星观测产品。” 杨军表示。

  数值预报:为自主创新增动力

  数值预报是气象业务的核心技术。中国气象局高度重视数值预报技术研发工作,将其列为国家气象科技创新工程的重中之重,在对欧美数值预报领域技术优势分析的基础上,制定交流合作计划。五年来,中美在数值预报的模式物理过程研发、集合预报随机物理扰动技术、集合预报产品开发和应用等领域,保持密切交流与合作,成果显著。

  据统计,自2012年以来,中美气象部门在数值预报领域共有68人次互访交流,合作方式不仅灵活多样,重点也更加突出。“我们的科研人员到美国交流工作都会带着问题,不仅学习借鉴美国的先进经验和技术,取其之长,为我所用,而且在访问工作的过程中帮助美方发现和诊断其模式中存在的问题,共同寻找解决方案。”国家气象中心副主任、中国气象局数值预报中心主任王建捷说。

  

  在世界气象组织执行理事会第69次届会上,中国气象局被正式认定为世界气象中心和大气沙尘暴预报区域专业气象中心,标志着中国气象业务服务的整体水平迈入世界先进行列。

  美国的数值预报居于国际先进行列,多年的中美合作交流,为中国数值预报系统的改进提供了重要参考。数值预报中心的科研人员介绍,中美数值预报发展的整体思路有相似之处,尤其是在全球模式物理过程、台风模式发展、集合预报系统提升与应用技术等方面可以互相借鉴。2016年6月,我国自主研制的新一代数值预报模式——GRAPES全球预报系统正式业务化运行,标志着我国数值预报模式取得了巨大突破,这一成果中的物理过程升级改进就得益于与中美之间的科技交流。

  数值预报中心在科技人才组织管理方面的创新,为数值预报业务的发展和科研工作的推进凝聚了核心力量,促进GRAPES研发取得重大进展,也引起了包括美国同行在内的高度认可和关注。

  王建捷表示,双方保持密切交流,有助于我们更清晰地把握数值预报国际发展趋势、全面了解对方数值预报发展情况和培养骨干队伍,这对于自主创新、研究发展我们的数值预报核心技术具有重要意义。未来,中美还将继续拓宽合作领域,如深化在模式动力框架等方面的合作、在天气气候一体化模式系统研发上加强交流与经验分享。

  气候科学:为合作互利拓领域

  中美两国均是受自然灾害影响十分严重的国家,把握气候规律,预测未来气候,为防灾减灾和应对气候变化提供科学支撑是两国面临的共同课题。多年来,双方气象部门在气候系统监测预测业务、气候系统模式开发、次季节预测产品研发与业务应用、主要气候现象的预测研究等领域取得了大量成果。

  “上世纪80和90年代,中美两国共同实施的季风合作研究计划项目和南海季风试验科学计划取得了成功,被誉为中美合作的典范。”国家气候中心主任宋连春介绍说,随后,双方交换了大量资料,互派科学家访问,合作研究了区域气候模式和农业与水文模式及气候变化对中国和美国的影响。双方还共同在广东阳江建立了大气化学观测站,主要监测东亚季风、稻田甲烷的排放,为全球和区域气候变化的研究做出了积极贡献。

  近年来,在全球气候服务框架和中美大气科学技术合作框架下,双方不断拓展合作领域,合作内容涉及灾害性天气气候监测预测及风险评估,温室气体监测、热带气旋观测研究,延伸期预报、干旱监测展望、厄尔尼诺和南方涛动监测等气候科学与气候服务领域。

  

  2017年11月,美国气象代表团在中国广东了解气象部门业务开展情况。侯开 摄影

  合作交流中,双方气候模式预测能力不断提升,科研能力不断增强。一方面,中国气象科技工作者通过学习借鉴美国气候预测中心的业务,围绕中国气候监测、诊断、预测业务的需求,发展了中国特色的气候系统监测业务,气候监测的内容从海、气相互作用拓展到整个地球气候系统各大圈层。另一方面,双方的科技合作也推动了美国气候科学领域的发展。中国科学家通过评估美国气候预测中心的模式对东亚气候的预报能力,提高了其模式的性能。此外,借助中国对于区域及全球气候的预报预测结果,美国也可以对其相关模式的预报产品进行比对校验,从而更好地把握全球气候规律。

  “中美合作的一项重要成果就是厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)气候预测产品。2017年5月,这个产品被正式纳入美国气候与社会国际研究中心/气候预测中心(IRI/CPC)的ENSO多模式预测框架,与其他国家的18个数值模式产品同场竞技。”国家气候中心气候研究开放实验室研究员任宏利告诉记者。

  未来,中美将继续加强主要气候现象的预测研究合作,以监测预测业务合作为核心,向气候和气候变化综合影响评估和灾害风险管理领域拓展,共同提升应对灾害性天气气候事件的能力,宋连春说。

  此外,中美在气象现代化、科学研究、人才培训等方面的合作同样成效斐然。中国气象局先后从美国引进了高性能计算机系统、新一代天气雷达等,并在天气雷达质量控制算法和天气雷达资料质量的评估技术等方面与美方开展了合作。中美是发表大气领域研究论文最多的两个国家,通过分析自然指数收录的68个高水平期刊,发现中国和美国科学家合作发表的文章数量要明显多于其他任何双边合作。

  中美大气科技合作是中美科技合作议定书框架下各专业科技合作中执行最有成果的合作之一,成为双边合作的典范。自2011年第三轮中美战略与经济对话举行以来,中美大气科技合作的部分项目先后被纳入第三轮(2011年)至第八轮(2016年)中美战略与经济对话的战略成果清单。中国气象局在2015年和2016年先后两次参与中美政府间民用航天对话,推动两国在空间天气机制建设、联合观测、数据交换和应用技术领域的合作。

  孤举者难起,众行者易趋。新时代新的征程已开启,中美两国气象部门将继续深化科技合作,弘扬传统友谊,携手共同构建人类命运共同体,为造福两国和世界人民做出新的贡献。

  (责任编辑:包宁)

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