■ 徐安倫 李建

從目前建設(shè)的24個(gè)觀象臺(tái)分布來看，青藏高原與天山冰川水文觀測(cè)區(qū)、敦煌沙漠陸面過程觀測(cè)區(qū)和海洋綜合觀測(cè)區(qū)3個(gè)關(guān)鍵區(qū)沒有建設(shè)觀象臺(tái)，這24個(gè)觀象臺(tái)組成的網(wǎng)絡(luò)仍不能完全覆蓋我國(guó)氣候系統(tǒng)關(guān)鍵觀測(cè)區(qū)。

氣候的形成是氣候系統(tǒng)5個(gè)圈層（大氣圈、水圈、巖石圈、冰凍圈和生物圈）相互作用的結(jié)果。要了解和認(rèn)識(shí)氣候、氣候變化及其驅(qū)動(dòng)因子，預(yù)測(cè)未來氣候變化，必須將氣候系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行研究，而且首先應(yīng)對(duì)氣候系統(tǒng)各圈層及其之間的相互作用和反饋過程進(jìn)行綜合觀測(cè)，特別是能量收支、水循環(huán)和碳循環(huán)過程。1992年，世界氣象組織（WMO）、聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNESCO）的政府間海洋學(xué)委員會(huì)（IOC）、國(guó)際科學(xué)聯(lián)盟理事會(huì)（ICSU）、聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）共同發(fā)起并建立了全球氣候觀測(cè)系統(tǒng)（GCOS）。GCOS能夠很好地獲取氣候相關(guān)問題的陸地、海洋和大氣的綜合觀測(cè)信息并提供給用戶，在IPCC評(píng)估報(bào)告以及氣候相關(guān)研究和決策方面起到了重要的支撐作用。例如，GCOS發(fā)布的地球系統(tǒng)熱儲(chǔ)量評(píng)估報(bào)告指出，地球能量失衡不僅持續(xù)而且呈加速變化趨勢(shì)，2010—2018年地球系統(tǒng)失衡熱增量大約是1971—2018年的2倍。2002年，中國(guó)氣候大會(huì)審議通過《中國(guó)氣候觀測(cè)系統(tǒng)計(jì)劃》。2005年，GCOSCHINA組織專家完成《中國(guó)氣候觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)施方案》，規(guī)劃了地基、空基、天基一體化的氣候系統(tǒng)綜合觀測(cè)網(wǎng)，完善和建立一個(gè)滿足氣候和氣候變化預(yù)測(cè)與服務(wù)需求的中國(guó)氣候觀測(cè)系統(tǒng)（CCOS），同時(shí)中國(guó)氣象局首次提出建設(shè)國(guó)家氣候觀象臺(tái)的目標(biāo)。2006年，中國(guó)氣象局啟動(dòng)國(guó)家氣候觀象臺(tái)的試點(diǎn)建設(shè)，并于2018年在全國(guó)推廣，建設(shè)10多年來取得了顯著成效，為國(guó)家和地區(qū)應(yīng)對(duì)氣候變化、有效利用氣候資源、服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)、服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等都發(fā)揮著重要作用。本文主要對(duì)國(guó)家氣候觀象臺(tái)的發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行了梳理，回顧了國(guó)家氣候觀象臺(tái)的發(fā)展歷程，以大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)為例，系統(tǒng)總結(jié)了10多年的試點(diǎn)建設(shè)成果，并圍繞站網(wǎng)設(shè)計(jì)、觀測(cè)項(xiàng)目、資料應(yīng)用、模式建立等方面提出了一些建議，為國(guó)家氣候觀象臺(tái)的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展提供支撐。

1 全國(guó)國(guó)家氣候觀象臺(tái)的發(fā)展歷程

1.1 試點(diǎn)站建設(shè)階段（2005—2017年）

2003—2004年，中國(guó)氣象局牽頭組織開展《中國(guó)氣象事業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究》，指出了我國(guó)氣象事業(yè)發(fā)展還存在綜合觀測(cè)能力不能滿足實(shí)際需求、氣象業(yè)務(wù)技術(shù)體制不完善等問題，提出了21世紀(jì)頭20年要實(shí)現(xiàn)“建立一體化氣象觀測(cè)體系，構(gòu)建氣候系統(tǒng)觀測(cè)平臺(tái)”等四個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)，要開展“建設(shè)氣象綜合觀測(cè)與信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工程”等八大重點(diǎn)項(xiàng)目。2005年，中國(guó)氣象局在制定業(yè)務(wù)技術(shù)體制改革氣象綜合觀測(cè)體系分方案時(shí)，首次提出了要構(gòu)建國(guó)家氣候觀象臺(tái)、國(guó)家氣象觀測(cè)站、區(qū)域氣象觀測(cè)站（簡(jiǎn)稱“三站”）以及形成國(guó)家氣候監(jiān)測(cè)網(wǎng)、國(guó)家天氣觀測(cè)網(wǎng)、國(guó)家專業(yè)氣象觀測(cè)網(wǎng)、區(qū)域氣象觀測(cè)網(wǎng)（簡(jiǎn)稱“四網(wǎng)”）的站網(wǎng)布局調(diào)整，要從單一的大氣圈層觀測(cè)向氣候系統(tǒng)各圈層及其相互作用的綜合觀測(cè)轉(zhuǎn)變，以滿足我國(guó)氣候系統(tǒng)模式發(fā)展、氣候預(yù)測(cè)預(yù)估、氣候與氣候變化應(yīng)對(duì)等方面的需求。2006年，中國(guó)氣象局監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)司、中國(guó)氣象科學(xué)研究院聯(lián)合編制了《國(guó)家氣候觀象臺(tái)觀測(cè)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)》和《國(guó)家氣候觀象臺(tái)試點(diǎn)建設(shè)實(shí)施方案》，完成了國(guó)家氣候觀象臺(tái)建設(shè)實(shí)施的頂層設(shè)計(jì)。本著先試點(diǎn)、再逐步推開的原則，根據(jù)觀測(cè)目標(biāo)、下墊面代表性以及基礎(chǔ)條件（如氣候代表性好、觀測(cè)資料歷史序列完整、觀測(cè)場(chǎng)地等基礎(chǔ)條件成熟），中國(guó)氣象局在不同氣候關(guān)鍵區(qū)選取了5個(gè)觀象臺(tái)（內(nèi)蒙古錫林浩特、甘肅張掖、安徽壽縣、云南大理、廣東電白）作為試點(diǎn)站并啟動(dòng)建設(shè)，為國(guó)家氣候觀象臺(tái)在全國(guó)布點(diǎn)、觀測(cè)項(xiàng)目確定、場(chǎng)地和儀器布局、基礎(chǔ)設(shè)施改造、觀測(cè)環(huán)境保護(hù)提供樣板和積累經(jīng)驗(yàn)。2008年，中國(guó)氣象局完成了5個(gè)試點(diǎn)觀象臺(tái)的中期評(píng)估。2011年，重點(diǎn)梳理和總結(jié)了錫林浩特和大理2個(gè)觀象臺(tái)在觀測(cè)項(xiàng)目、觀測(cè)規(guī)范、業(yè)務(wù)流程、規(guī)章制度、軟件系統(tǒng)、資料分析應(yīng)用等方面取得的成果。2017年，中國(guó)氣象局出臺(tái)的《綜合氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》文件中，明確提出了要大力推進(jìn)國(guó)家氣候觀象臺(tái)建設(shè)的要求。

1.2 全國(guó)推廣建設(shè)階段（2018年至今）

2018年5月，中國(guó)氣象局印發(fā)《氣象觀測(cè)站分類及命名規(guī)則》文件中，將氣候觀象臺(tái)和大氣本底站作為一個(gè)獨(dú)立站類（綜合觀測(cè)站）命名，規(guī)定了氣候觀象臺(tái)是對(duì)氣候系統(tǒng)多圈層及其相互作用開展長(zhǎng)期、連續(xù)、立體和綜合觀測(cè)，并承擔(dān)氣候系統(tǒng)資料分析及研究評(píng)估服務(wù)的地面氣象站。2018年11月，中國(guó)氣象局印發(fā)了《國(guó)家氣候觀象臺(tái)建設(shè)指導(dǎo)意見》（以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見》），從總體要求、功能定位、布局設(shè)計(jì)、申報(bào)遴選、觀測(cè)任務(wù)、組織管理、保障措施等方面對(duì)觀象臺(tái)建設(shè)進(jìn)行了規(guī)范和指導(dǎo)，進(jìn)一步加強(qiáng)了國(guó)家氣候觀象臺(tái)建設(shè)的統(tǒng)籌規(guī)劃和頂層設(shè)計(jì)。《指導(dǎo)意見》規(guī)劃了十三五期間要在各氣候系統(tǒng)關(guān)鍵觀測(cè)區(qū)至少完成1個(gè)氣候觀象臺(tái)遴選及相應(yīng)能力建設(shè)，以及十四五期間要建成一批運(yùn)行穩(wěn)定、觀測(cè)項(xiàng)目齊全、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、數(shù)據(jù)質(zhì)量達(dá)標(biāo)的國(guó)家氣候觀象臺(tái)的目標(biāo)，提出了觀象臺(tái)一站（綜合觀測(cè)站）三平臺(tái)（科學(xué)研究、開放合作、人才培養(yǎng)平臺(tái)）的功能定位，明確了觀象臺(tái)主要承擔(dān)7項(xiàng)基本觀測(cè)任務(wù)（地面基準(zhǔn)氣候觀測(cè)、高空觀測(cè)、近地面/海面通量觀測(cè)、基準(zhǔn)輻射觀測(cè)、地基遙感廓線觀測(cè)、生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)、大氣成分觀測(cè)）和5項(xiàng)拓展觀測(cè)任務(wù)（冰川凍土積雪觀測(cè)、海洋觀測(cè)、生物圈觀測(cè)、水文觀測(cè)、氣候資源觀測(cè)）。2019年1月，中國(guó)氣象局組織專家評(píng)估和遴選，根據(jù)優(yōu)先在我國(guó)氣候系統(tǒng)16個(gè)關(guān)鍵觀測(cè)區(qū)建設(shè)觀象臺(tái)的原則，在原來5個(gè)試點(diǎn)的基礎(chǔ)上增選了19個(gè)觀象臺(tái)（圖1），開始在全國(guó)范圍內(nèi)推廣建設(shè)。24個(gè)觀象臺(tái)公布實(shí)施建設(shè)以來，中國(guó)氣象局進(jìn)一步強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，完善管理和運(yùn)行體制機(jī)制，穩(wěn)步推進(jìn)觀象臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)施、研究型業(yè)務(wù)、氣候系統(tǒng)多圈層觀測(cè)能力等工作。觀象臺(tái)的功能定位逐步完善、更加準(zhǔn)確，從2018年提出的“一站三平臺(tái)”調(diào)整為“一站四平臺(tái)”（增加了生態(tài)與氣候服務(wù)平臺(tái)功能）；運(yùn)行管理更加科學(xué)、高效，建立了“國(guó)家級(jí)指導(dǎo)、省級(jí)管理、屬地保障、團(tuán)隊(duì)運(yùn)行”的前瞻性管理模式；建設(shè)目標(biāo)更加明確、合理，成立了國(guó)家級(jí)和省級(jí)觀象臺(tái)科學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)，并按照“一臺(tái)一方向”“一臺(tái)一方案”的發(fā)展思路，指導(dǎo)各地觀象臺(tái)凝練科學(xué)問題并編制印發(fā)2020—2025年建設(shè)發(fā)展方案。

圖1 中國(guó)氣象局24個(gè)國(guó)家氣候觀象臺(tái)分布①葉珊杉.探秘24個(gè)國(guó)家氣候觀象臺(tái)的誕生前后.中國(guó)氣象局,2019,https://mp.weixin.qq.com/s/lI1xut9fOUPFxScvNi9xTw。

2 大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 臺(tái)站歷史沿革

大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)依托大理市氣象局而建。1939年成立中央氣象局大理測(cè)候所，其成立公函是著名地理學(xué)家、氣象學(xué)家竺可楨院士簽發(fā)（圖2a），1939年12月取得了首份地面觀測(cè)月報(bào)表（圖2b）。1950年成立大理氣象站。1954年體制劃歸地方管理，改稱大理縣人民政府氣象站。1984年體制改歸中國(guó)氣象局管理，更名為大理市氣象站。1990年更名為大理市氣象局。2006年成為中國(guó)氣象局首批5個(gè)試點(diǎn)觀象臺(tái)之一。2018和2019年先后成功申報(bào)中國(guó)氣象局大理山地氣象野外科學(xué)試驗(yàn)基地、大理國(guó)家綜合氣象觀測(cè)專項(xiàng)試驗(yàn)外場(chǎng)，是全國(guó)唯一一個(gè)學(xué)科方向?yàn)樯降貧庀蟮囊巴饣亍?019年經(jīng)專家評(píng)估和擇優(yōu)遴選，列入中國(guó)氣象局24個(gè)國(guó)家氣候觀象臺(tái)名單。至今已積累了80多年的地面觀測(cè)資料，2020年榮獲中國(guó)百年氣象站（七十五年）稱號(hào)。大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)經(jīng)過10多年的試點(diǎn)建設(shè)，圍繞國(guó)家氣候觀象臺(tái)“一站四平臺(tái)”的功能定位，建成了一批先進(jìn)的氣象探測(cè)設(shè)備，實(shí)施了一系列的科研項(xiàng)目和外場(chǎng)觀測(cè)試驗(yàn)，積累了大量寶貴的基本氣候觀測(cè)資料，搭建了研究型業(yè)務(wù)開放式創(chuàng)新平臺(tái)，取得了一批原創(chuàng)性的研究成果，培養(yǎng)了一支優(yōu)秀的青年人才隊(duì)伍，在支撐氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)、科技研發(fā)等方面發(fā)揮了積極的作用。

圖2 中央氣象局大理測(cè)候所成立公函（a）和首份地面觀測(cè)月報(bào)表（b）

2.2 “一站四平臺(tái)”建設(shè)現(xiàn)狀

2.2.1 氣候系統(tǒng)多圈層綜合觀測(cè)站

大理蒼山洱海位于青藏高原東南延伸區(qū)，屬于我國(guó)西南水汽輸送通道的關(guān)鍵區(qū)和青藏高原大氣熱源加熱的敏感區(qū)（圖3），同時(shí)也是南亞和東亞季風(fēng)的交匯區(qū)以及各類數(shù)值模式模擬和衛(wèi)星遙感反演的難點(diǎn)地區(qū)。此區(qū)域所處地理位置獨(dú)特、地形地貌復(fù)雜，其觀測(cè)資料可代表3種尺度地形影響的結(jié)果，大尺度地形是青藏高原復(fù)雜地形，中等尺度是橫斷山脈南北向山地和狹長(zhǎng)谷底地形，小尺度是蒼山洱海局地復(fù)雜地形。因此，大理蒼山洱海區(qū)域是開展氣候系統(tǒng)多圈層陸/湖－氣相互作用以及復(fù)雜山地氣象綜合觀測(cè)和科學(xué)研究的天然場(chǎng)所。

圖3 青藏高原及其周邊地區(qū)、鄰近海洋的地形分布以及區(qū)域內(nèi)的關(guān)鍵科學(xué)問題

目前，大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)以蒼山洱海為青藏高原東南延伸區(qū)中小尺度復(fù)雜地形的典型代表，采用一臺(tái)多點(diǎn)的布局，除長(zhǎng)期穩(wěn)定的基準(zhǔn)氣候和農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)外，在洱海東岸、蒼山山頂及其東西兩側(cè)不同海拔高度建成典型山地氣象剖面觀測(cè)系統(tǒng)（觀測(cè)要素包括氣溫、相對(duì)濕度、氣壓、風(fēng)速風(fēng)向、降水量、土壤溫度、土壤水分和輻射四分量），在洱海北部、中部和南部近岸水域建成3套水上平臺(tái)生態(tài)氣象觀測(cè)系統(tǒng)（觀測(cè)要素包括氣溫、相對(duì)濕度、氣壓、風(fēng)速風(fēng)向、降水量、日照時(shí)數(shù)、光合有效輻射、輻射四分量、三維風(fēng)速、超聲虛溫、H2O和CO2密度、動(dòng)量、感熱和潛熱通量、CO2和CH4通量、水位、水溫廓線、流速流向等，如圖4所示），環(huán)洱海周邊布設(shè)17套六要素（氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速風(fēng)向、氣壓、降水量）自動(dòng)站，在蒼山洱海東南區(qū)域建成多普勒天氣雷達(dá)，在大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)觀測(cè)試驗(yàn)場(chǎng)建成邊界層風(fēng)（溫）廓線雷達(dá)、20 m邊界層鐵塔通量觀測(cè)系統(tǒng)、地基GPS水汽監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、地面基準(zhǔn)輻射站、雙波長(zhǎng)（紅外波和微波）閃爍儀、閃電定位儀、大氣電場(chǎng)儀、單點(diǎn)和區(qū)域尺度土壤水分自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)等先進(jìn)探測(cè)設(shè)備，組成了一個(gè)復(fù)雜地形環(huán)境下的山地氣象綜合觀測(cè)體系（圖5），覆蓋了從地面、水面到高空大氣物理參數(shù)的立體、三維監(jiān)測(cè)，能夠獲取長(zhǎng)時(shí)間序列、千米級(jí)分辨率的山地氣象資料。

圖4 洱海水上平臺(tái)生態(tài)氣象觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)物圖（a）銀橋南磻溪點(diǎn)，代表洱海中部水域；（b）海東向陽(yáng)點(diǎn)，代表洱海南部水域；（c）挖色康廊點(diǎn)，代表洱海北部水域

圖5 大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)綜合氣象觀測(cè)網(wǎng)

2.2.2 科學(xué)研究平臺(tái)

大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)作為觀測(cè)基地和研究平臺(tái)，助力中日氣象災(zāi)害合作研究JICA項(xiàng)目（2006—2009年，該項(xiàng)目建設(shè)的邊界層觀測(cè)塔、風(fēng)廓線儀和水面觀測(cè)站分布如圖6所示）、西南地區(qū)非絕熱加熱敏感區(qū)綜合觀測(cè)試驗(yàn)（2010—2013年）、青藏高原東緣對(duì)流云和水汽觀測(cè)試驗(yàn)（2012年）、第三次青藏高原大氣科學(xué)試驗(yàn)（2014年至今）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“面向強(qiáng)降水短臨預(yù)報(bào)的模式評(píng)估和訂正方法研究”（2018—2021年）、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察（2019年至今）等國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目和科學(xué)試驗(yàn)取得重要研究成果。此外，作為研究型業(yè)務(wù)試點(diǎn)和科技創(chuàng)新平臺(tái)，將為中國(guó)氣象局橫斷山區(qū)（低緯高原）災(zāi)害性天氣研究中心解決復(fù)雜地形影響下云南天氣預(yù)報(bào)的難點(diǎn)問題提供重要的科技支撐。

圖6 中日氣象災(zāi)害合作研究JICA項(xiàng)目建設(shè)的風(fēng)廓線儀、邊界層觀測(cè)系統(tǒng)和水面觀測(cè)站點(diǎn)分布

經(jīng)過十多年的持續(xù)探索和發(fā)展，大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)組建了學(xué)術(shù)委員會(huì)，并梳理了清晰的研究思路和主攻方向，主要聚焦山地氣象生態(tài)環(huán)境核心業(yè)務(wù)面臨的關(guān)鍵科學(xué)問題以及圍繞洱海保護(hù)治理氣象保障服務(wù)需求開展觀測(cè)試驗(yàn)和研究。目前主要有四個(gè)觀測(cè)研究方向：一是針對(duì)大理所代表的地形地貌特點(diǎn)（復(fù)雜地形、水體），圍繞復(fù)雜山地對(duì)大氣影響的關(guān)鍵科學(xué)問題，開展復(fù)雜地形區(qū)氣象要素高時(shí)空分辨率監(jiān)測(cè)及精細(xì)化特征研究，揭示復(fù)雜山地天氣氣候變化規(guī)律及其形成機(jī)理。二是圍繞青藏高原大氣熱源敏感區(qū)的核心科學(xué)問題，開展非絕熱加熱監(jiān)測(cè)及其對(duì)周邊天氣氣候的影響研究，揭示青藏高原東南延伸區(qū)地氣相互作用過程及其對(duì)周邊天氣氣候的影響。三是針對(duì)云南低緯高原地理位置特點(diǎn)，圍繞季風(fēng)水汽輸送關(guān)鍵區(qū)的核心科學(xué)問題，開展西南季風(fēng)水汽輸送關(guān)鍵區(qū)水汽監(jiān)測(cè)及其變化特征研究，揭示水汽變化和水分循環(huán)對(duì)區(qū)域及下游地區(qū)的影響。四是針對(duì)大理及周邊的陸地生態(tài)系統(tǒng)，圍繞生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)需求，開展區(qū)域生態(tài)氣象監(jiān)測(cè)及服務(wù)，研究適合高原湖泊生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，為生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)提供技術(shù)支撐。截止到2021年4月，共發(fā)表學(xué)術(shù)論文76篇，其中以大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)為第一署名單位發(fā)表50篇（SCI收錄1篇，中文核心27篇），出版專著2部，參編國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，獲得3項(xiàng)軟件著作權(quán)，許多成果在觀測(cè)、預(yù)報(bào)、服務(wù)中得到了推廣應(yīng)用。

2.2.3 生態(tài)與氣候服務(wù)平臺(tái)

建設(shè)生態(tài)文明，關(guān)系人民福祉，關(guān)乎民族未來。2015年1月，習(xí)近平總書記到大理考察時(shí)，強(qiáng)調(diào)生態(tài)環(huán)境保護(hù)是一個(gè)長(zhǎng)期任務(wù)，要久久為功，一定要把洱海保護(hù)好，希望水更干凈清澈，讓“蒼山不墨千秋畫、洱海無弦萬古琴”的自然美景永駐人間。從2009—2020年連續(xù)12年的洱海水質(zhì)類別逐月變化趨勢(shì)來看（圖7）①云南省生態(tài)環(huán)境廳.九大高原湖泊水質(zhì)監(jiān)測(cè)月報(bào).http://sthjt.yn.gov.cn/hjzl/9dgyhpsjjcyb/。，洱海水質(zhì)在Ⅱ～Ⅲ類之間波動(dòng)，干季（1—4月，次年11—12月）主要為Ⅱ類水質(zhì)，雨季（5—10月）轉(zhuǎn)為Ⅲ類水質(zhì)，這表明洱海水環(huán)境變化受氣候條件影響顯著。洱海保護(hù)治理是系統(tǒng)性、綜合性的復(fù)雜工程，需要大量的氣象監(jiān)測(cè)資料及其相關(guān)研究成果作為基礎(chǔ)支撐。為滿足這一重大服務(wù)需求，大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)2008年、2020年先后建設(shè)3套洱海水上平臺(tái)生態(tài)氣象觀測(cè)系統(tǒng)，組成輻射洱海南、中、北部以及東、西岸的氣象和水環(huán)境綜合觀測(cè)網(wǎng)，同時(shí)開展氣象條件對(duì)洱海水環(huán)境的影響等研究型業(yè)務(wù)工作。

圖7 2009—2020年洱海水質(zhì)類別的逐月變化

2.2.4 開放合作平臺(tái)

從2006年建臺(tái)開始，大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)始終秉持“立足云南、面向全國(guó)、躋身世界，帶領(lǐng)跨越式發(fā)展”的發(fā)展理念，以開放的姿態(tài)，敞開的胸懷，加強(qiáng)合作交流。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，先后有200多位省內(nèi)外氣象部門的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)到大理就觀象臺(tái)的功能設(shè)計(jì)、科學(xué)問題、管理體制、觀測(cè)項(xiàng)目、合作研究、人才培養(yǎng)、發(fā)展思路、研究型業(yè)務(wù)等進(jìn)行深入交流和探討，100多位國(guó)內(nèi)外著名專家學(xué)者到大理調(diào)研指導(dǎo)并開展學(xué)術(shù)交流。面向國(guó)家和地方的重大需求，始終秉持“開放共享、聯(lián)合共建、協(xié)同創(chuàng)新”的思想，充分發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)，與中國(guó)氣象科學(xué)研究院、中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所等機(jī)構(gòu)合作開展了聯(lián)合觀測(cè)試驗(yàn)，共享觀測(cè)資料，并在相關(guān)領(lǐng)域聯(lián)合開展攻關(guān)研究、成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用、人才培養(yǎng)等工作。目前，與世界氣象組織南京區(qū)域培訓(xùn)中心、南京信息工程大學(xué)、成都信息工程大學(xué)、云南大學(xué)、大理農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院等共建實(shí)習(xí)基地。

2.2.5 人才培養(yǎng)平臺(tái)

打造一支精英團(tuán)隊(duì)是大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)建設(shè)的重中之重。建臺(tái)初期就通過“輸血”和“換血”兩種方式，提高業(yè)務(wù)人員的綜合素質(zhì)，學(xué)歷層次從原來的最高學(xué)歷本科到現(xiàn)在的碩士4人，職稱層次從原來的最高職稱工程師到現(xiàn)在的副高級(jí)工程師3人，地方編制從原來沒有到現(xiàn)在的2人。隨著觀象臺(tái)的建設(shè)和發(fā)展，通過項(xiàng)目合作、專家?guī)?dòng)、自身努力，不斷提升業(yè)務(wù)人員的綜合能力和水平，獲得全國(guó)氣象工作先進(jìn)單位等榮譽(yù)稱號(hào)，多人在中國(guó)氣象局、云南省氣象局業(yè)務(wù)競(jìng)賽以及科技論文評(píng)選中獲獎(jiǎng)，涌現(xiàn)出了青年氣象英才、全國(guó)優(yōu)秀青年氣象科技工作者、全國(guó)氣象行業(yè)技術(shù)能手、云南省三八紅旗手、云南省五一巾幗標(biāo)兵等一批優(yōu)秀青年人才。同時(shí)，聯(lián)合中國(guó)氣象科學(xué)研究院、云南省氣象科學(xué)研究所、云南省氣象臺(tái)等單位組建了相對(duì)穩(wěn)定、充滿活力的科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，就復(fù)雜山地氣象相關(guān)的科學(xué)問題合作開展野外觀測(cè)和科學(xué)研究。

3 全國(guó)國(guó)家氣候觀象臺(tái)的建設(shè)思考

3.1 整合現(xiàn)有資源，優(yōu)化站網(wǎng)的空間和要素布局

國(guó)家氣候觀象臺(tái)是地面觀測(cè)層次中級(jí)別最高、實(shí)力最強(qiáng)的綜合觀測(cè)站，其重要性不言而喻。從目前建設(shè)的24個(gè)觀象臺(tái)分布（表1）來看，青藏高原與天山冰川水文觀測(cè)區(qū)、敦煌沙漠陸面過程觀測(cè)區(qū)和海洋綜合觀測(cè)區(qū)3個(gè)關(guān)鍵區(qū)沒有建設(shè)觀象臺(tái)，南海海氣綜合觀測(cè)區(qū)建設(shè)的觀象臺(tái)最多（5個(gè)），其次是洞庭、鄱陽(yáng)兩湖平原湖河綜合觀測(cè)區(qū)（3個(gè)），青藏高原大氣水分循環(huán)與生態(tài)環(huán)境綜合觀測(cè)區(qū)等4個(gè)關(guān)鍵區(qū)有2個(gè)，其余關(guān)鍵觀測(cè)區(qū)均建設(shè)1個(gè)?？傮w而言，這24個(gè)觀象臺(tái)組成的網(wǎng)絡(luò)仍不能完全覆蓋我國(guó)氣候系統(tǒng)關(guān)鍵觀測(cè)區(qū)。在觀象臺(tái)站網(wǎng)設(shè)計(jì)方面，建議綜合考慮觀象臺(tái)分布現(xiàn)狀、區(qū)域代表性，整合現(xiàn)有資源，避免與大氣本底站（表1）所在位置重復(fù)建設(shè)，優(yōu)化站網(wǎng)的空間布局，在一些空白觀測(cè)區(qū)增加觀象臺(tái)的建設(shè)。建議統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各省、自治區(qū)、直轄市的資源，充分發(fā)揮區(qū)域優(yōu)勢(shì)，在省級(jí)氣象部門所轄區(qū)內(nèi)至少建設(shè)1個(gè)觀象臺(tái)，可考慮在新疆、青海、藏北、貴州、重慶、湖北、陜西、山西、吉林等地適當(dāng)增加觀象臺(tái)的布點(diǎn)，更全面地覆蓋我國(guó)氣候系統(tǒng)關(guān)鍵區(qū)。

表1 我國(guó)氣候系統(tǒng)關(guān)鍵觀測(cè)區(qū)建設(shè)的氣候觀象臺(tái)和大氣本底站

現(xiàn)有觀象臺(tái)在后續(xù)發(fā)展中，要深入評(píng)估所代表氣候區(qū)域的監(jiān)測(cè)狀況，包括各類已有站點(diǎn)對(duì)氣候系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)情況，重點(diǎn)關(guān)注亟需補(bǔ)充的觀測(cè)項(xiàng)目，以期盡可能地全面掌握各圈層狀況及不同圈層間的物質(zhì)和能量交換信息。

3.2 規(guī)范觀測(cè)項(xiàng)目，提升觀測(cè)能力

基本氣候變量是一種物理、化學(xué)、生物變量，或者是一組對(duì)地球氣候有重要貢獻(xiàn)的變量。從全國(guó)各地氣候觀象臺(tái)的觀測(cè)現(xiàn)狀來看，儀器設(shè)備、觀測(cè)項(xiàng)目、數(shù)據(jù)產(chǎn)品、質(zhì)量控制等基本根據(jù)各地需求而開展或者依托科研項(xiàng)目而建設(shè)，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不利于資料共享和推廣應(yīng)用，也不利于充分發(fā)揮觀測(cè)項(xiàng)目的建設(shè)效益。國(guó)家氣候觀象臺(tái)的觀測(cè)項(xiàng)目，可參考GCOS指定的54個(gè)基本氣候變量（表2）來開展，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣候系統(tǒng)乃至地球系統(tǒng)的長(zhǎng)期、連續(xù)、立體、穩(wěn)定、規(guī)范的綜合觀測(cè)，滿足國(guó)家和地區(qū)的重大戰(zhàn)略需求（如國(guó)家實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)等），同時(shí)與國(guó)際上建設(shè)的GCOS接軌。建議制定觀象臺(tái)相關(guān)業(yè)務(wù)流程和標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范觀測(cè)項(xiàng)目、設(shè)備型號(hào)、安裝維護(hù)、運(yùn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)格式、質(zhì)量控制、信息傳輸?shù)葍?nèi)容，構(gòu)建統(tǒng)一的設(shè)備監(jiān)控以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、共享平臺(tái)，形成穩(wěn)定運(yùn)行的觀測(cè)業(yè)務(wù)，實(shí)時(shí)輸出標(biāo)準(zhǔn)化的觀測(cè)產(chǎn)品，真正提升氣候系統(tǒng)多圈層的綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)能力和水平。

表2 全球氣候觀測(cè)系統(tǒng)規(guī)定的基本氣候變量

3.3 提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，強(qiáng)化數(shù)據(jù)應(yīng)用

觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接影響到分析結(jié)論的可信度。國(guó)家氣候觀象臺(tái)開展的許多觀測(cè)都是通過非常規(guī)手段來進(jìn)行，需要積累觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)和質(zhì)量控制方法研究，逐步完善設(shè)備安裝、日常維護(hù)、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量控制等全程規(guī)范化的觀測(cè)業(yè)務(wù)，不斷提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量，同時(shí)強(qiáng)化觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用，充分發(fā)揮儀器設(shè)備的建設(shè)效益。

3.4 建立統(tǒng)一的觀象臺(tái)數(shù)值模擬系統(tǒng)

以大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)為例，該觀象臺(tái)聚焦復(fù)雜地形影響問題，將外場(chǎng)觀測(cè)與數(shù)值模式緊密結(jié)合，利用公里級(jí)觀測(cè)支撐百米級(jí)模擬，實(shí)現(xiàn)了大理區(qū)域的大渦模型構(gòu)建，提出了大理蒼山洱海區(qū)域大氣流場(chǎng)概念模型圖（圖8），初步揭示了大理“風(fēng)花雪月”中“風(fēng)”的形成機(jī)理。考慮到當(dāng)前各地觀象臺(tái)的實(shí)際情況，建議依托國(guó)家級(jí)科研單位，組織多方力量，為觀象臺(tái)建立局地高分辨率數(shù)值模擬系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)與模擬間的良性互動(dòng)。觀象臺(tái)數(shù)值模擬系統(tǒng)應(yīng)包含不同復(fù)雜程度的數(shù)值模式，從僅考慮關(guān)鍵過程的簡(jiǎn)化模式到完備的包含主要地球系統(tǒng)過程的復(fù)雜模式，真正把觀象臺(tái)打造成邁入地球系統(tǒng)科學(xué)的先鋒。

圖8 大理蒼山洱海區(qū)域流場(chǎng)概念模型示意圖

3.5 強(qiáng)化區(qū)域關(guān)聯(lián)，構(gòu)建觀象臺(tái)網(wǎng)絡(luò)

逐步形成觀象臺(tái)網(wǎng)絡(luò)，將單獨(dú)臺(tái)站的發(fā)展方式轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)域協(xié)同發(fā)展，推進(jìn)觀象臺(tái)整體業(yè)務(wù)流程的規(guī)范化建設(shè)，在保持和進(jìn)一步突出各地觀象臺(tái)特色的同時(shí)，發(fā)揮觀象臺(tái)整體網(wǎng)絡(luò)對(duì)地球系統(tǒng)科學(xué)的促進(jìn)作用。

3.6 強(qiáng)調(diào)問題導(dǎo)向，強(qiáng)化科研屬性

瞄準(zhǔn)所在區(qū)域天氣氣候業(yè)務(wù)中的難點(diǎn)問題，面對(duì)業(yè)務(wù)難題時(shí)，觀象臺(tái)應(yīng)更強(qiáng)調(diào)對(duì)問題的科學(xué)理解，針對(duì)性設(shè)計(jì)觀測(cè)試驗(yàn)，開展科學(xué)研究，為所在區(qū)域的科研工作提供精耕細(xì)作的示范和標(biāo)桿，實(shí)現(xiàn)以點(diǎn)帶面。

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