矢志不渝抓关键 脚踏实地谋发展
北京城市气象科技创新工作纪实
“城市所的科研始终聚焦首都大城市气象核心业务需求。”“12小时短临预报技术研发应用效果显著。”……
8月4日，中国气象局“一院八所”评估的第一站，在北京城市气象研究所（以下简称“城市所”）启动。来自中国气象科学研究院、国家气候中心、国家气象信息中心、南京信息工程大学和中国气象学会的专家学者，对城市所2012年至2015年的科研能力、业务支撑、科研基础条件、人才队伍等方面进行评估，并给予充分肯定。
城市所是我国首家专门从事城市气象研究的科研机构。近年来，许多城市气象科研工作者充分发挥专业优势，不断精进和创新技术手段。在全面深化气象改革中如何让城市气象工作日新月异？在新常态下如何让城市气象“入乡随俗”？城市所苦心孤诣，不断探索首都城市气象科技创新之路。
广纳人才 吸收借鉴 科研领域“百家争鸣”
在今年“7·20”特大暴雨过程中，北京市气象台利用快速更新多尺度分析和预报系统之集成子系统（RMAPS-IN）密切监视天气，提前准确预报，及时提供气象服务，确保城市安全稳定运行。
RMAPS-IN是由城市所副所长陈敏担任研发带头人推进的一款0-12小时短临融合预报系统，能提供京津冀地区0-12小时的1公里空间分辨率、10分钟快速更新循环的格点分析和预报产品，可直接应用于北京地区精细化高影响天气分析和预报预警业务。
“反应迅速、预报精细”，是北京市气象台预报员对该系统的一致好评。陈敏曾坦言，科研工作最大的压力来自于预报员的实际检验，最高兴的事就是听到预报员为科研成果点赞。
而让陈敏收获点赞的不仅仅是RMAPS-IN，她带头开展的基于原始方程的非静力数值模式的相关成果首次实现了数值模式的数字滤波初始化；研发的BJ-RUC数值预报系统有效支撑了北京等大城市一系列的重大活动气象保障服务；建立的华北区域快速更新循环同化和预报系统（BJ-RUCv2.0），为华北区域各省（自治区、直辖市）气象局实时提供更加精细的数值预报业务产品，已成为当地日常业务预报及高影响天气预报预警的科学参考。
在城市所，像陈敏一样的气象科研工作者还有很多。这得益于城市所对人才队伍建设的高度重视。人才是气象科技创新的重要支撑。城市所依托“城市气象研究-国际科技合作基地”，近五年共派出17人次参加国外业务技术培训；先后为10名有培养潜力的科技人员聘请专门的技术指导导师；聘请百余人次外国专家到城市所讲学或指导科研工作；积极与高等院校、科研院所及气象部门进行人才、技术项目合作开发，加快智力成果转化，努力实现人才智力资源共享。
“通过直接接触世界科技发展前沿的新知识、新技术，开展广泛深入的国际学术交流，科研人员开阔视野，增长学识，不断提高创新能力。”城市所副所长苗世光说。
5月16日至17日，第四次城市降水与雾-霾观测试验(SURF)研讨会在京举行。来自美国国家大气研究中心、美国圣何塞州立大学、英国雷丁大学、芬兰气象局以及中国气象科学研究院、中国科学院大气物理研究所、南京大学、北京市气象局等海内外相关单位的60余位专家参加会议。这是城市所针对2015年至2017年开展的“城市对降水和雾-霾影响观测试验研究”召开的连续性、学术性的国际研讨会。
“以开放的态度，牵世界之手”，是城市所长期以来开展科技创新的原则。在城市所及相关单位的努力聚拢之下，来自世界各地的知名专家汇聚一堂。譬如美国俄克拉荷马州立大学教授薛明指导区域数值预报系统建设；美国大气科学研究中心孙娟珍、郭永润和王薇博士开展短时临近预报系统建设；奥地利气象地震局王勇博士分析降水预报机理等。为实现紧密合作，城市所还派中方人员到国外进行中长期培训和访问。
“城市所围绕首都经济发展和城市化发展面临的急需解决的城市气象关键技术问题，充分利用国际学术资源，积极开展高水平的国际合作研究，努力形成深度融合的互利合作格局。”苗世光说。
直面疑难 潜心研究 勇攀城市气象研究高峰
8月15日，城市所工程师熊斌到中国科学院大气物理研究所获取城市地表能量平衡观测数据。这些观测数据来自在北京325米气象塔47米、140米、280米三层高度上开展的连续城市地表能量平衡观测试验。
这是城市所针对我国高密度城市建成区缺乏观测资料的问题，率先开展的多站点、多高度的城市地表能量平衡与边界层特征观测。参与该观测的城市所气象探测研究室窦军霞博士说：“通过一整年连续外场观测资料与其他站点观测资料的对比分析，我们揭示了我国典型城市地表能量平衡随站点、高度和时间的变化特征，分析了城市边界层湍流结构特征。”
这些成果是“超大城市群复杂下垫面边界层过程及精细气象预报关键技术研究”项目的一部分。近年来，京津冀、长三角和珠三角等三大城市群发展速度快，这些地区的气象服务、防灾减灾和应对气候变化已经成为各级政府高度重视和社会公众广泛关注的问题。城市所牵头，与长三角气象预报预警中心、中国气象局广州热带海洋气象研究所合作，针对我国城市群快速发展背景下日趋精细的城市气象预报和服务需求开展研究。今年8月，该项目被评为气象科学技术进步成果二等奖。
该项目建立了我国三大城市群区域的城市基础数据集；发展了新一代WRF/Urban（中尺度-城市耦合）模式系统；揭示了我国南方和北方城市边界层扰动及其对降水的影响机理。“目前，研究成果应用于华北、华东、华南三个区域中心的气象和环境气象精细预报业务系统中，有效改善了对近地层气象和环境要素、城市边界层特征的预报效果。”苗世光介绍。
但苗世光坦言，在全国高分辨率城市基础数据集、高分辨率数值模式中气溶胶对长短波辐射及边界层结构影响的研究与应用研发方面仍然存在科技局限性，也是今后的研究方向。
除了苗世光带头的研究项目，城市所围绕城市气象机理研究和业务系统开发，同步开展了一系列研究项目。副所长陈明轩先后牵头组织研发四个与短临预报相关的业务系统，全面支持强天气预报预警业务和首都重大活动气象服务，核心技术在全国十多家气象部门推广，为北京奥运会、上海世博会等大型活动气象保障服务提供了支持；通过京津冀复杂地形下冷池出流动力效应对强对流生消、发展影响机制的研究，丰富了该地区边界层辐合线影响强对流的概念模型等。
研究员孟春雷长期从事陆面过程研究工作。2015年，在他的论文《城市陆面模式研究进展与展望》中，曾直言城市地表分类仍较粗糙，使得高分辨率城市地表分类数据无法得到有效利用。此后他对其展开研究，本地化和发展了高分辨率陆面资料同化系统，应用于1公里级精细化数值预报。
“城市所在其专攻领域内已经站在了时代的前列。”该所客座教授、美国圣何塞州立大学罗伯特·伯恩斯坦（RobertBornstein）评价道。
革故鼎新 谋求发展 构建大科技格局
“推动气象科技发展要充分发挥创新优势，标新立异。”是苗世光对首都气象科技发展的深切体会。
近年来，我国把科技创新摆在国家发展全局的核心位置。科技部等部委相继推出了以“以人为本，遵循科研规律、放管结合”为原则的系列改革政策。
城市所作为首都气象大科技研发格局的“主力军”，已经在城市大气科学试验、城市陆面与边界层过程研究、城市精细化天气预报、城市化与气候变化等优势研究领域取得可喜成果，但在科研业务队伍、科研业务机制体制、城市气象大科技格局、发挥首都区位优势等方面仍存在一定的问题。
“为首都城市持续发展和重大活动保障提供高科技含量的气象服务，需要城市所抓住深化改革的时代机遇，结合自身特色科学谋划、统筹协调，探索和尝试一条适合首都气象科技改革的思路。”苗世光坚定地说。
城市所以优化城市气象学科布局、扩大研发队伍、加强科研和业务的紧密结合、创新机制体制为目标，从2015年年底开始，多次召开气象科技体制改革研讨会，编写气象科技体制改革方案。9月1日，该方案已上报中国气象局审批。
苗世光介绍，在深化改革期间，城市所将在城市气象观测分析、城市边界层模拟、快速更新多尺度数值预报、精细化快速分析与短临预报、数值预报业务系统中试与应用技术开发等5个研究方向谋求突破。在大科技格局建设上，计划建设业务应用研发中试基地、城市气候服务技术应用实验室；建立环境气象业务支撑和共享机制等。
通过深化改革，城市所将建立科技创新和制度创新的“双轮驱动”模式，完善科研支撑业务的有效机制和区域气象业务发展的人才培养机制，以需求为导向，坚持人才为先，提升解决核心业务技术问题的研发能力，解决影响和制约气象创新能力的体制机制弊端，充分激发科研人员的创新活力和潜力，培养、用好、吸引专业科技人才，增强对京津冀气象保障服务的科技引领和创新驱动能力。
相信在接下来的几年里，城市所将在城市气象研究和区域模式研发的逐步推进中，在百舸争流的科技浪潮中，在思路明确的气象改革框架下，厚积薄发、快速成长。