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中国气象局气象卫星遥感应用重点创新团队:从“看得见”到“用得好”

发布时间:2026-01-04 作者:小编 来源:网络 点击: 字号:

  

中国气象局气象卫星遥感应用重点创新团队:从“看得见”到“用得好”(图1)

  人才蔚起,千帆竞逐;创新潮涌,引领未来。“十四五”以来,面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,中国气象局党组谋篇布局,陆续组建一批覆盖气象科研业务服务核心领域重点创新团队,聚焦气象关键核心领域“卡脖子”问题持续攻关,着力打造布局合理、开放高效、支撑有力、充满活力、与业务服务深度融合的科技创新团队体系,加快实现高水平气象科技自立自强。

  当前,首批创新团队建设期满,在气象核心技术突破、业务服务能力提升及科研成果转化等方面成效显著,为推动气象高质量发展注入强劲动力。为展现这些团队的奋斗足迹与卓越成就,弘扬科学家精神,激发更多气象科技工作者勇攀高峰,《中国气象报》开设专栏,带您走近各支重点创新团队,探寻他们在风云变幻中矢志不渝的创新故事。

  2022年11月,中国气象局批准成立首批10支重点创新团队,由国家卫星气象中心牵头组建的气象卫星遥感应用团队(以下简称“团队”),便是其中一支年轻而重要的力量。

  近日,记者走进国家卫星气象中心,在与团队成员的交流中感受到,这是一个成立之初平均年龄37岁,却肩负着我国风云气象卫星遥感应用攻关重任的青年团队。成员既有来自国家级气象业务单位的一线科研业务人员,也有来自高校和科研院所的青年学者;既深耕算法模型与定量反演,也紧盯预报服务一线需求。

  “团队成立于2022年秋。”团队首席、国家卫星气象中心首席科学家、研究员李俊介绍,当时,《气象高质量发展纲要(2022—2035年)》刚刚印发,明确部署了到2025年要进一步提升风云气象卫星系列观测资料的定量化、智能化应用水平。

  由李俊牵头,来自国家卫星气象中心、气象干部培训学院、中山大学、南京信息工程大学、华东师范大学和无锡学院等6家单位的14名青年气象工作者正式组队,随后又吸纳3名流动成员,保持“小而精”团队结构的同时,形成业务部门与高校科研力量优势互补的创新格局。

  在加入重点创新团队之前,相关青年骨干已在风云四号静止气象卫星定量产品开发和应用研究方面打下扎实基础:一方面,完成了关键产品科学算法开发并建成原型软件集成测试平台,为增强风云四号气象卫星定量能力和效果提供了创新平台;另一方面,在快速云图模拟、三维云分析、云区资料同化、大气不稳定信息提取及典型天气预警应用示范等领域持续发力,取得了一批可直接应用于业务的创新成果。其中,快速云图模拟、云区资料同化等技术达到国际先进水平,卫星天气产品定量反演和应用进入世界前列,“让资料好用、把资料用好”成为团队共识。

  但业务需求还在不断提出新课题——预报员希望获得更直接、更具操作性的短临监测预警产品,西部和海域等雷达覆盖不足区域的强对流监测仍存盲区,复杂山地和海上灾害性天气监测仍有薄弱环节,云区资料同化、高时间分辨率信息定量应用等关键技术仍待突破。

  在这样的背景下,团队咬定关键问题开展创新研究:围绕三维风场、云底高度、对流预警等应用端迫切需要的新产品进行研发,使之在气象部门实现业务应用;综合利用光谱、时间变化和空间特征等多维度观测信息,在边界层水汽遥感理论、方法和技术方面取得新进展,同时在云区高光谱资料同化等方面力求新突破。

  “我们要做的,就是把卫星资料真正用好。”采访中,团队多位成员不约而同地提到这句话。

  在采访中,记者能明显感受到这支团队既年轻又成熟:成员分布在不同单位,但配合默契;任务繁重,却推进有序。

  气象卫星遥感应用团队合影 供图:国家卫星气象中心

  团队实行首席负责制,围绕预报业务中的卫星应用难点,形成了卫星短临产品、大气环境、新产品业务应用检验、星地观测资料协同反演与同化四个专题小组。

  “我们每隔一两周就会围绕一个专题进行一次研讨,有时就是几个人在李老师办公室开‘围桌会’。”团队成员向记者介绍。团队还邀请相关领域专家定期参与讨论,对研究方向、技术路线和阶段性成果进行把关,确保科研工作既紧贴业务需求,又保持科学前沿性。

  团队成员告诉记者,传统卫星产品体系更多面向“要素级”——例如云顶高度、云量、降水估计等,而预报员在实际工作中往往更希望获得“应用级”产品——例如近海台风监测补强产品、短时强降水预警指示产品、光伏电站功率预测相关云量产品等。“我们做的,就是在理解预报员需求的基础上,把原本分散的卫星数据要素重新组合起来,研发应用级产品。”

  “不怕难做,就怕做出来没人用。”秉持这样的理念,团队逐步形成了“研发—实时试验—应用转化—用户反馈—再研发”的快速迭代模式:一线怎么用、哪里不顺,都会成为下一轮改进的起点。

  围绕风云四号静止气象卫星同平台成像仪和高光谱大气探测仪的联合观测优势,团队构建起“物理机理+人工智能”深度融合的短临天气预警关键产品算法体系,在三维风场反演、海上雷达回波估计、高精度云图外推和强对流预警等方面取得系列突破,并在多个国家级和省级业务平台实现转化应用,逐步搭建起覆盖我国及周边区域的风云卫星短临天气监测预警新框架。

  “卫星能不能反演三维风?”这是业务部门多年来反复提出的问题,也是团队重点攻关的方向之一。

  团队提出将光谱辐射、时空变化等多维度观测信息联用的新方法,将风场反演从传统二维拓展至三维,并在CMA-Meso中尺度业务模式中开展同化试验,显著改善了台风路径预报精度,优化了降水范围和强度预报效果,为提升我国数值预报能力提供了重要支撑。相关成果被邀请在欧洲卫星气象大会上作主旨报告,并被美国气象学会会刊(BAMS)作为亮点专栏介绍,提出了大气热、动力廓线协同探测的“GEO-ring”(静止卫星探测环)概念也被国际大气成分研究团队纳入探测系统规划,展现出良好的国际影响力。

  在我国西部地区和近海海域,地基天气雷达覆盖存在空白,强对流监测长期面临“看不全”的难题。围绕这一“业务痛点”,团队综合利用光谱辐射、时间与空间变化、观测角度等多维信息,构建了深度学习雷达回波估计模型,实现了基于风云四号观测的近实时雷达回波估计,可为复杂山地和海上区域提供监测产品。

  该算法模型已在国家气象信息中心、中国气象局气象探测中心以及广东、四川、河北、天津等地气象部门实现业务应用。在广东省气象卫星地面站,预报员将“亮温模拟反射率因子”等产品纳入省级卫星观测数据应用支撑系统,在“摩羯”“桦加沙”等台风监测预警中,有效填补了传统观测空白,进一步提升了防御台风的精准性和针对性。

  该算法模型监测台风“摩羯”“桦加沙”在海上活动情况 供图:国家卫星气象中心

  “云图外推,是又一个核心突破。”成员介绍,实时云图外推作为短临天气预报的重要技术手段,对光伏发电、航空交通等行业具有重要应用价值。但在传统方法中,外推时效一旦超过30分钟,预报精度往往明显下降。

  团队结合云检测物理算法和递归神经网络,建立了光伏电站上空云覆盖率实时短临预报新方法,将云图外推时效拓展至0—2小时,云覆盖率预报与地面观测相关系数接近90%。该技术已在中广核风能公司等企业的光伏电站功率预估中应用,为电力部门优化调度提供了科学依据,取得显著经济效益,实现了从“气象科研成果”向“能源行业应用”的转化。

  “能不能比雷达更早发现对流?”这是预报员在重大天气过程面前最现实的期待之一,也是团队需要攻关的另一难题。

  团队将风云四号卫星观测、数值预报结果等多源数据深度融合,结合计算机视觉和深度学习等技术,构建了强对流预警模型,可提前0—2小时给出局地强对流发生位置、范围和强度预测。不同等级的对流预警产品在成都大运会、杭州亚运会等重大活动气象服务中,为精准预报提供重要参考。

  “我们做科研不是为了摆在论文里,而是为了让预报员用得上、用得好。”李俊说。无论是三维风场同化,还是雷达回波估计、云图外推和强对流预警产品,都是在业务一线反复打磨中不断完善、持续升级的成果。

  年轻人多且成长快,是这支团队的一个显著特点。记者观察到,团队固定成员全部为博士,其中正高级职称8人、副高5人,引入的3名流动成员也均为博士,形成了层次分明的人才梯队。

  创新团队建设以来,多位成员在学术和业务领域实现快速成长:李俊获2023年“何梁何利科学与技术进步奖”,任素玲获中央和国家机关“五一劳动奖章”及“全国气象先进工作者”称号,朱琳入选中国气象局高层次人才计划“首席气象专家”,李博入选“青年气象英才”,寿亦萱获得广东省科学技术进步奖。多名青年骨干在重点项目和关键技术攻关中脱颖而出,成为各自方向上的中坚力量。

  在团队内部,“让青年承担关键任务”是实实在在的制度导向。团队通过首席统筹方向、骨干牵头专题、小组协同攻关的组织方式,让更多“80后”、“90后”站到项目一线,直接负责算法研发、系统集成和业务转化等核心环节,在解决实际问题中成长。

  同时,团队特别重视业务单位与高校科研力量的双向赋能。在团队看来,来自国家级业务单位的成员熟悉预报流程和一线“痛点”,能够从防灾减灾和服务需求中提炼科学问题;而高校和科研院所的青年学者在理论和方法上优势突出,能够在反演理论、同化技术和人工智能算法等方面持续创新。“我们会把预报员的‘痛点’提炼出来,用创新手段去解决,经过验证后再把成果部署到业务系统中,让高校科研成果真正落地。”一位团队成员告诉记者。通过这种“从业务中来、到业务中去”的培养模式,一支懂业务、会科研的卫星遥感应用人才队伍正在加速成长。

  下一步,团队将继续围绕0—2小时短临监测和0—6小时短临预报拓展产品体系,推动风云卫星定量应用向农业、交通、能源等更多行业和领域延伸,让“天上看得见”的观测信息,在更大范围真正“用得好”。

  “把科研做到业务里,把业务需求转成科学问题。”在这样的理念下,这支团队用短短数年时间,构建起中国气象卫星短临应用的重要技术框架;也正是在这样的理念下,他们正奔向更远的目标——为在强国建设中走在前、推进气象科技能力现代化和社会服务现代化,贡献更多来自风云卫星的“中国方案”。j9.comj9.com

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