近日，由中國氣象局蘭州乾旱氣象研究所牽頭的“西北地區沙塵暴監測預報與影響評估技術及其整合應用”項目獲2015年氣象科學技術進步成果二等獎。沙塵暴是我國北方最主要的自然災害之一，給經濟和人民生命財産造成了巨大損失，也對環境有重大影響。因此，對沙塵暴的監測、預報及對其影響對有效減輕沙塵暴危害具有重要現實意義。

　　由於沙塵暴發生區氣象站點稀少，致使氣象部門難以對沙塵的發生發展進行有效監測，加之沙塵暴天氣的複雜性，對其精細化監測和預報的難度比較大，以往沙塵暴的監測和預報不能滿足社會需要。隨著我國大氣數值模式的發展和衛星等現代化觀測體系建成，給沙塵暴的監測和預報能力的提高帶來了機遇。

　　中國氣象局蘭州乾旱氣象研究所聯合國內多個科研、高校和業務單位協同創新，歷經8年，對沙塵暴發生機理及監測、預報、預警和評估技術開展了深入系統地研究，取得了顯著的科學進展，開發的沙塵暴監測預報預警和評估技術平臺被廣泛應用，大大提高了沙塵暴的防災減災能力。主要成果如下：

　　1.對沙塵起沙的機制和沙塵大氣熱力和動力特徵取得新認識。

　　揭示了沙塵起沙的動力機制，給出了衝擊起沙的物理概念模型和沙塵暴低壓起沙的大氣動力模型，發展了沙塵大氣兩相流理論；利用熱機自然對流理論揭示了沙塵暴的大氣熱力和動力結構。

　　2.顯著改進了GRAPES-SDM沙塵暴預報模式的預報精度

　　對GRAPES-SDM的土地利用、土壤質地特性進行了更新，對與起沙有密切關係的土壤濕度進行了反演，考慮了地面積雪覆蓋對起沙的影響，引入了基於Barnes以沙塵PM10和能見度為變數對沙塵濃度進行初值化的方案，基於GRAPES的3DVAR系統發展了可以同化沙塵濃度資料的同化系統，明顯提高了模式預報準確率，TS評分達到0.28—0.32，在沙塵暴預報業務中廣泛應用。

　　3.從物理因子到方法整合上創新了沙塵暴預報技術

　　通過系統研究水準螺旋度與沙塵暴之間的物理關係，發現水準螺旋度對沙塵暴天氣具有很好的預報性，在沙塵關鍵區（40—48°N，84—120°E），當螺旋度點-600m2.s-2時，6小時內該區或其下游將出現強沙塵暴天氣。在此基礎上，給出了水準螺旋度預報沙塵暴的定量技術指標。同時，還發現白天出現3000m以上的超厚對流邊界層及出現水準低渦與垂直渦疊加現象是預報強沙塵暴的重要技術指標。另外，構建了整合天氣學方法、沙塵模式以及衛星遙感下墊面狀況的西北地區沙塵暴精細化預報技術。該技術在蘭州中心氣象臺近4年應用結果表明：區域性沙塵暴過程預報準確率、區域性沙塵天氣過程預報準確率、沙塵暴單站預報準確率和沙塵天氣單站預報準確率平均分別達到了74.2%、85.9%、46.2%和55.5%。

　　 4.發展了基於多源數據的沙塵暴定量監測預警技術

　　開發了MODIS定量監測沙塵暴範圍和強度的沙塵指數，發展了用人工觀測能見度資料修訂器測能見度資料的技術方法，研製出了用氣溶膠濃度、PM10濃度和風速等多種資料對沙塵天氣進行綜合量化分級的技術標準。將實時動態的地面沙塵暴監測資訊與FY-2沙塵暴監測産品和沙塵模式産品定量整合，並結合MM5的風場，建立1－3小時沙塵暴短臨預警技術，使蘭州中心氣象臺近4年沙塵暴黃色預警信號發佈提前量達到近2小時，紅色預警信號發佈提前量達到近80分鐘。

　　5.建立了針對關鍵行業的沙塵天氣影響評估客觀方法

　　基於衛星遙感、氣象觀測資料和GIS技術，確定了沙塵暴天氣造成農作物和林果低溫霜凍、倒伏、開花授粉受阻、成熟期落粒以及設施農業受損的影響指標；沙塵暴對公路、鐵路和機場運作等關鍵行業影響評估的技術指標；不同類型沙塵天氣對人體健康和社會經濟影響的技術評價技術指標。發展了多種技術整合的沙塵天氣對農業、交通、人體健康和社會經濟等關鍵行業影響的影響評估方法，使沙塵暴影響評估業務空白得以填補。

　　6.研發了沙塵暴監測預警、預報、影響評估及服務一體化的綜合業務系統

　　通過利用先進的資訊網路和GIS技術，實現了監測、預警、預報和評估等多元資訊産品之間充分聯動。在此基礎上，建立了沙塵暴監測預警、預報和影響評估一體化的綜合業務服務平臺。系統除具備常見系統的資訊收集與分發、存檔與查詢功能外，還具有地面和衛星沙塵實時監測、沙塵發生自動報警和發生區繪圖功能，集合了地面和遙感的綜合監測功能，綜合應用沙塵模式和衛星遙感的精細化預報功能，整合地面觀測、遙感和模式的短臨預報和預警功能，以及沙塵暴影響評估和對策建議功能。系統能生成更豐富的定量化的沙塵暴監測、預報、預警和影響評估業務産品，部分産品填補了沙塵暴業務的空白，使沙塵暴業務服務能力實現了由分散式—系統化、單一式—整合化、定性式—定量化、粗放式—精細化、主觀式—客觀化。該系統的業務明顯改善了沙塵天氣監測預報預警準確率和及時率，使蘭州中心氣象臺近年來近4年區域性沙塵暴過程預報準確率、區域性沙塵天氣過程預報準確率、沙塵暴單站預報準確率和沙塵天氣單站預報準確率平均分別達到了74.2%、85.9%、46.2%和55.5%，沙塵暴黃色預警信號發佈提前量達到近2小時，紅色預警信號發佈提前量達到近80分鐘。（郭鈮）