北京城市所：凝心聚力 创新城市气象服务

　　中国气象报记者 张静 通讯员 楚艳丽 刘珂

　　作为我国首家专门从事城市气象研究的科研机构——中国气象局北京城市气象研究所（以下简称“城市所”），紧紧围绕大城市气象预报服务需求，加快气象科技创新体系建设，聚焦“0-12小时短时临近预报准确率提升工程”和城市气象关键科学问题，在城市气象探测技术、城市气象精细模式、城市中小尺度灾害性天气演变机理及精细预报技术、城市气象要素变化与生态环境的相互作用等方面开展了深入、具有创新性的研究工作。

　　瞄准大城市气象服务核心技术攻关

　　2015年，为做好9月3日纪念反法西斯战争胜利70周年活动和8月下旬的世界田径锦标赛的气象服务保障工作，北京市气象局必须要提供天安门和鸟巢地区多项天气要素的精准预报。然而，这种定时定点定量的多要素精细化预报难度远远高于常规天气预报，不仅需要丰富的预报经验，还需要高时空分辨率的数值预报模式作为技术支撑。

　　关键时刻，快速更新多尺度分析和预报系统（RMAPS）为重大活动关键节点的决策服务提供了有效的技术支撑。北京市气象台首席预报员王华说：“9月3日，我们在制作天安门逐小时精细化要素预报时，根据RMAPS每十分钟更新一次的预报产品，将上午阅兵期间的气温上调，同时在服务专报中提醒‘上午气温上升较快，紫外线照射强，请注意防暑降温和防晒’。8月22日世锦赛开幕当天，RMAPS准确预报出中午北京东北部出现的强对流天气，同时短临渐进式预报结果显示，东北部的强对流回波不会影响在鸟巢举办的世锦赛开幕式活动。”

　　RMAPS是城市所面向率先实现气象现代化的核心攻关任务，是北京地区“0-12小时短时临近预报准确率提升工程”最为重要的模式体系支撑。该系统采用具有高分辨率复杂地形和下垫面特征的精细三维空间插值方法，以及分析外推与数值模式权重相融合的技术，将京津冀地区丰富的局地观测资料用于高时空分辨率的格点分析和短临预报数据的订正，继而获得更加可靠的格点分析和预报产品。

　　同时，城市所还重点开展短时数值预报子系统（RMAPS-ST）、临近数值预报子系统（RMAPS-NOW）、城市预报子系统（RMAPS-Urban）、客观分析预报集成子系统（RMAPS-IN）四大块的关键技术攻关。目标是为大城市（群）精准气象预报服务提供支撑，构建1公里空间分辨率、十分钟更新的客观分析和0-12小时预报的气象大数据，为区域气象现代化、京津冀协同发展防灾减灾服务以及首都大城市安全运行气象保障服务提供重要的科技支撑。

　　围绕城市发展研究关键气象科学问题

　　利用京津冀城市群未来发展情景气候效应模拟分析，得出“最优城市群发展策略为等级发育，而不是集中式发展”的结论；城市小区尺度模式和城市边界层模式业务应用于城市规划气候可行性论证和应急气象服务工作，并先后在15个省（自治区、直辖市）的40多个城市规划编制工作中得到应用；率先系统性地开展城市气象数值模拟研究，发展城市陆面模式……城市所积极融入首都气象大科技格局，聚焦城市气象领域关键科学问题，在数值模拟方法研究与模式研发、城市化对气象要素影响研究、城市气象与城市规划基础研究等方面深入探索。

　　在数值模拟方法研究与模式研发中，城市所在国内率先系统性地开展城市气象数值模拟研究，研发建筑物可分辨和建筑物影响参数化两种适用于不同尺度应用的模式方法，创新性地发展了城市陆面模式。一方面，研发了建筑物可分辨和建筑物影响参数化两种适用于不同尺度应用的城市效应数值模拟方法，建立了城市小尺度气象与污染扩散模式，采用建筑物可分辨的方法显式考虑建筑物的热动力影响；建立了城市边界层模式，采用参数化的方法隐式考虑建筑物的影响，提出了随建筑物冠层密度变化的局部拖曳系数。另一方面，从近地层风速计算方法、城市冠层形态学参数和物理属性参数优化、人为热影响引入、城市地区潜热通量模拟方法、建筑物能量模式等五个方面，发展了城市陆面模式。该工作作为新一代WRF-Urban模式系统国际联合研发项目的重要组成部分，已多次加入到公开发布的WRF模式中，被国内外100多家机构采用。

　　在城市化对气象要素影响研究中，系统地研究了城市化形成的边界层扰动及对降水的影响机理，并指出了城市化对降水的影响与城市化程度直接相关。

　　城市所还建立了城市规划气象环境评估技术体系，发展了北京城市气候图系统，推动城市规划与气象学科相结合。城市气候分析图将气候评估与分析结果可视化，利用不同的城市气候空间单位归纳总结城市气候分布特征，明确城市气候问题。

　　搭平台汇集优秀智力资源

　　自2012年以来，城市所全面启动了“城市气象研究国家级国际科技合作基地”建设工作，力求在国际科技合作中更有效地发挥“引进来，走出去”的平台作用。目前已与美国、英国、奥地利、澳大利亚等国家，以及台湾、香港等地区，开展了广泛的交流与合作。

　　依托国际科技合作基地，城市所还积极吸引国际知名科学家，在京津冀地区开展外场试验，共同探索城市化影响下降水与雾-霾的发生、发展机制。在2015年夏季观测试验期间，共获得42次降水过程的观测资料，研究结果初步揭示了城市效应对降水影响的机理。

　　通过设立和参与具有国际影响力的科技项目，争取政府间双边、多边科技合作计划和智力引进计划。城市所已逐步成为我国城市气象研究领域技术领先、人才聚集的国际化研发基地，合作基地也正在成为开放式科技创新基地和创新载体。