我国流域气象工作现状与未来发展探讨

刘冠州 朱玉洁 李博

（中国气象局气象发展与规划院，北京 100081）

0 引 言

流域是指由分水线所包围的河流集水区，分为地面集水区和地下集水区两类。如果地面集水区和地下集水区相重合，称为闭合流域；如果不重合，则称为非闭合流域。通常所称的流域，一般指地面集水区[1-2]。

流域安全事关人民群众切身利益和国家经济社会发展大局，做好流域气象保障工作意义重大[3]。中国气象局根据业务服务发展需求，分别设立了长江、黄河、珠江、淮河、海河、松辽、太湖7 个流域气象中心。为了进一步做好流域气象的服务保障工作，需要深入挖掘相关气象规划中对流域气象工作的具体内容，总结凝练气象规划等对流域气象服务的前瞻性安排部署，精确把握未来流域气象服务的发展方向。

1 流域气象工作现状与问题

为加强流域气象防灾减灾能力，提升流域气象治理水平，2021 年，中国气象局聚焦重点流域，在长江、黄河和海河流域气象中心推广应用中小河流洪水气象风险预警、山洪和地质灾害气象风险预警等技术，优化气象观测网布局，针对流域重点防汛河段和灾害易发区，通过统筹气象监测预警补短板工程、山洪地质灾害防治气象保障工程等工程项目，新建更新1 741套自动气象站，新建45部X波段天气雷达和16 套地基遥感垂直观测系统等措施，使重点流域灾害性天气监测能力得到了明显提高。

目前，流域气象中心已构建了流域暴雨致洪气象风险预报模型，建立了重点水库、中小河流洪水气象风险预警业务，开展了航运气象灾害风险预警服务。统一了流域面雨量监测预报业务规范，建立了国家、流域中心和省级上下一体的流域面雨量预报业务流程，长江、黄河等流域精细化预报业务逐步完善，预报精准度和智能化水平明显提升。流域各省（自治区、直辖市）气象部门利用人工智能等新技术研发智能预报技术，同时通过改进暴雨、台风和高温等影响预评估模型，初步具备逐小时风险动态评估能力。在短期气候预测业务方面，已初步建立了长江流域梅雨监测预测业务系统和年降水客观化预测模型，以及黄河流域降水预测模型。构建了流域气象科技创新平台，长江、黄河、珠江等流域气象科技创新行动系统推进，流域气象科技创新支持能力有效提升[4-6]。

当然，目前的气象业务服务能力还不能充分满足经济社会发展的个性化需求，如流域的精密监测、精准预报、精细服务能力仍有待提升，长江、黄河等重点流域气象水文预报预警、防汛抗旱等气象保障服务能力亟待加强，流域气象科技创新支持能力、流域人工影响天气能力亟待进一步提高。

2 流域气象工作总体部署

2.1 流域气象监测预报预警与重大战略保障

2022 年5 月，国务院出台《气象高质量发展纲要（2022—2035 年）》（以下简称《纲要》），系统部署2022—2035 年气象高质量发展的主要目标和重要任务，明确要求加快推进气象现代化建设，努力构建科技领先、监测精密、预报精准、服务精细、人民满意的现代气象体系，为全面建成社会主义现代化强国提供坚强支撑。《纲要》针对流域气象服务的未来发展方向，重点强调要提高气象灾害监测预报预警能力：健全分灾种、分重点行业气象灾害监测预报预警体系，提高极端天气气候事件和中小河流洪水、山洪灾害、地质灾害、海洋灾害、流域区域洪涝、森林草原火灾等气象风险预报预警能力；完善国家突发事件预警信息发布系统；建设气象灾害风险评估和决策信息支持系统，建立气象灾害鉴定评估制度。

气象总体规划对流域重大战略的气象保障任务做了重点部署[7]。①要加强长江经济带发展、粤港澳大湾区建设、长三角一体化发展、黄河流域生态保护和高质量发展等区域重大战略气象保障服务，建立与国家区域发展战略相适应的气象管理机制。②要因地制宜构建区域气象发展的新模式，建设长江经济带绿色发展气象服务窗口、粤港澳大湾区气象科技创新高地、长三角一体化发展气象先行区、黄河流域生态保护和高质量发展气象服务样板区。③要推进中部地区防灾减灾、流域生态保护与高质量发展和新型城镇化气象保障服务的协同发展，打造气象事业高质量发展的新动能区域。④要建设科技创新平台，积极支持泛珠三角、长江经济带等区域和流域建设气象科技创新联盟，鼓励粤港澳大湾区等建立气象新型研发平台。

相关气象专项规划也明确指出要提升流域气象预报业务，改进完善流域气候预测业务，发展针对流域的专业气象预报智能算法[8]。①提升黄河、长江、珠江等江河流域气象保障能力。完善流域精细化气象要素网格预报业务，加强水文、航运气象监测及实况业务，建立精细至中小流域（水库）的全国流域面雨量全覆盖业务体系。强化气象与水文、航运交叉结合，发展精细化气象水文预报模型。强化流域降水过程和强度预测业务，完善重点防汛流域、重点水库和中小河流洪水气象风险预警业务，发展流域气候影响评估业务，提升流域防汛抗旱、水土流失、生态保护与修复气象保障服务能力。②改进完善气候预测业务，提高面向流域和极端气候灾害的精细化预测能力。建立区域特色气候预测业务，改进流域气象水文环境、气候生态环境等气候预测业务。③发展专业气象预报智能算法。面向水文、环境、海洋等不同应用场景，搭建气象大数据人工智能算法平台，利用大数据分析与数据挖掘手段，推进气象数据与多领域数据的融合应用，重点针对流域气象水文集合预报等领域，结合相关行业用户的多元需求，建立辅助决策模型，发展定制化个性化预报产品。

2.2 流域生态气象服务

（1）在流域范围内开展面向重点行业和领域的气候影响评估和气候应用服务[9]。以粮食安全、水资源、生态环境、海平面、人体健康、基础设施等为重点方向，推进灾害风险定量化、动态化评估，发布重点行业风险预测、预估和预警产品。开展京津冀地区、长江流域、粤港澳大湾区、青藏高原、黄河流域等重点区域和流域，以及“一带一路”沿线的气候变化影响与风险评估工作，提高城市和经济带适应气候变化能力。增强生态保护和重大工程气候可行性论证能力。合理开发利用空中云水资源，开展人工影响天气对局部、区域气候和水循环的影响评估。开展黄河流域因地制宜水资源气候保护服务，评估气候暖湿化背景下黄河流域生态环境对气候变化的响应。

（2）加强流域生态气象服务[10]。重点要加强干旱、暴雪、土壤融冻、冰川消融等对生态系统影响的预报预警，强化三江源等重点生态功能区和国家公园气象服务。开展黄河流域的水资源、水土流失、滩涂治理和矿区生态修复的气象影响评估与气象敏感分析，加强山洪地质灾害、干旱对水土流失治理影响的预报预警。开展长江流域的湖泊、湿地修复、洪水调蓄功能的气象影响评估，加强高温干旱、强降水对水环境和水资源调配影响的预报预警，提升强降水、低温、连阴雨等对水生生物的影响预警能力。开展新安江流域的生态治理保护气象保障服务示范建设，强化生态补偿的气象服务支撑。

（3）加强流域人工影响天气作业，进一步凸显生态修复服务效益。围绕三江源、青海湖、祁连山、天山、南水北调中线汇水区等生态重点保护区和主要流域源头继续加强常态化生态修复型人工增雨（雪）作业，以促进湖泊湿地面积扩大，草地生物量和覆盖度增加，生态系统涵养水分功能逐步恢复[11]。完善“一盘棋”联动的横向跨区作业机制，建立全国协调联动作业体制机制，规范气象与农业、水利、生态等部门的业务化联动渠道。国家级人工影响天气中心加强对跨区域作业和重大任务保障进行协调指挥，重点围绕流域整体增水及“三区四带”（青藏高原生态屏障区、黄河重点生态区（含黄土高原生态屏障）、长江重点生态区（含川滇生态屏障）、东北森林带、北方防沙带、南方丘陵山地带、海岸带）重要生态系统保护和修复需求，编制服务规范，指导产品制作，统筹作业力量，联合作业实施，评估作业效果。

3 长江、黄河、珠江三大流域气象工作部署

长江、黄河和珠江作为中国重要的三大流域，关系到推动长江经济带发展、推动黄河流域生态保护和高质量发展、推进粤港澳大湾区建设的重大国家战略。本文着重梳理总结上述三大流域气象保障在精密监测、精准预报、精细服务能力提升情况，提炼流域气象业务服务工作、流域气象科技创新等方面的成绩和未来的发展方向，为全力推动重大国家战略深入实施提供气象智慧。

3.1 长江流域

目前，长江流域水文气象坚持以服务需求为引领，大力推进长江流域水文气象能力建设，初步建立了长江流域气象预报服务业务体系。发展长江流域降水智能预报技术，研发了基于变分光流法的雷达外推、高分辨率快速同化预报产品与雷达外推融合预报等技术，实现了流域固定分区的面雨量跨度预报向任意分区降水网格预报转变。提升长江流域气候预测评估能力，开展了长江流域极端降水气候事件成因诊断分析、长江上游低频强降水事件延伸期预报研究。利用人工智能学习算法，开展流域次季节和月、季极端降水预测。发展了流域洪水预估新技术。基于流域智能网格预报的洪水预报及风险预估，推动了水文气象预报服务从单纯的面雨量预报向水库调度气象风险服务拓展，拓宽了水文气象预报服务领域，延长了洪水预见期。长江航道灾害性天气监测能力稳步提升，航运气象预报预警能力日渐增强，生态气象服务持续助力长江经济带绿色发展。搭建了长江流域气象预报服务一体化业务平台，实现了长江流域气象水文信息融合共享。

到2025 年，将初步建成以“监测精密、预报精准、服务精细”为标志的长江经济带气象保障业务体系，长江经济带的综合观测、精细化预报预测和风险预警能力进一步提升，基本形成平台集约高效、多部门协同创新的新格局。同时凝练长江流域的重点科技问题进行联合攻关，结合大数据、云计算、人工智能、5G、北斗等技术，研发影响流域防洪、发电、航运等气象灾害的网格化监测识别和短时临近预报预警技术，研发基于智能网格的流域气象风险预警技术。针对流域水旱灾害和航道低能见度，以及大风、强对流等高影响天气，开展致灾机理和致灾临界气象条件研究，建立重点流域和千吨级航道沿线主要气象灾害预警指标体系。开展基于气候模式和水文模型耦合的流域中长期径流、水电产出、用电需求预测技术研究。发展气象服务产品与船舶定位、航道设施、交通服务和水文信息相融合的高精度内河航运气象风险预警服务、港口作业气象服务、物流转运天气保障与服务技术。强化国家级科研院所、重点实验室等科技创新平台的支撑作用，中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室、南京气象科技创新研究院、中国气象局成都高原气象研究所、中国气象局武汉暴雨研究所、中国气象局上海台风研究所、中国气象局广州热带海洋气象研究所要围绕长江经济带气象关键核心科技问题组织联合攻关。

3.2 黄河流域

目前，黄河流域气象保障管理体制不断优化。建立了以流域气象中心为核心，部门内外协同的工作机制。流域气象中心纳入黄河防汛抗旱总指挥部组织领导机构，“内联动、外融入”“小实体、大网络”的流域气象中心运行机制逐步建立。黄河流域各省（自治区）气象防灾减灾机制逐步健全。“党委领导、政府主导、部门联动、社会参与”的气象防灾减灾救灾机制逐步健全；基本建成基于传统媒体和新媒体融合的发布体系，实现气象灾害预警信号“全网发布”。黄河流域气象观测站网布局不断完善。流域天气气候一体化预报体系初步建立。建立了覆盖短时临近、短期、中期和长期的无缝隙预报业务体系，发展了覆盖上下游、干支流、左右岸的智能网格气象预报业务。黄河流域服务产品不断丰富。开发了流域降水监测预报服务、气候监测预报服务、卫星遥感监测服务、气候变化服务等7 大类40 余种业务服务产品，形成了覆盖全时效的综合决策服务产品体系。黄河流域生态气象保障格局初步呈现。

到2025 年，将初步建成以“监测精密、预报精准、服务精细”为标志的黄河流域生态保护和高质量发展气象保障业务体系，实现气象科技创新有效支撑业务发展，逐步解决制约黄河流域气象保障服务的关键难题，形成多部门信息共享、协同创新、集约高效、保障有力的气象服务新格局。同时重点增强黄河流域科技创新支撑能力，加强重点科技问题联合攻关，以流域内业务及科研机构为基础，联合国家级科研院所、国内外高等院校，建立黄河气象科学研究平台。开展流域3 个暴雨区（青藏高原边缘地带、黄土高原和吕梁山、崤山以东暴雨区）灾害性天气和沿黄高影响天气系统观测等专项试验。重点发展气象协同观测、数值预报释用、气象遥感应用和人工智能应用等技术。加强流域短期、中期、延伸期气象预报和气候预测，极端天气气候监测及气候变化在农业、水利、生态等领域的早期预警技术研究，构建生态气象、防汛减灾、云水资源开发利用及气候承载力、碳中和潜力评估预估等重大关键核心技术体系。围绕黄河流域共性科研问题开展区域联合攻关，重点加强黄河流域强降雨和面雨量预报技术，延伸期强降雨过程预测技术，流域生态保护、修复、气候资源开发利用技术，高分卫星遥感监测评估应用技术等关键技术研发。强化联合科技创新机制，创新流域开放合作机制，积极融入郑洛新国家自主创新示范区、西安国家自主创新示范区、山东半岛国家自主创新示范区建设，充分利用9 省（自治区）人才、资本、信息、技术、政策等创新要素，强化与高校、科研院所的协同攻关，建立开放互通、布局合理的流域气象科技创新体系。加强多专业、多层级人才组成的气象水文专家团队建设，围绕黄河流域气象中心业务定位和服务需求，强化科技支撑，面向黄河流域，适时组建气象科技创新团队。

3.3 珠江流域

目前，基本实现珠江流域内气象水文信息实时共享。立足流域洪水防御，实现了气象和水利部门间观测数据的共享和同步应用，在流域范围内建立了地面观测、雷达观测等气象数据的省际实时共享和监控业务，有效提升了流域内降水、水位、流量等监测能力。建立了覆盖流域的中尺度数值预报模式共同研发和应用机制。建立了泛珠三角区域数值预报合作机制，流域内各省（自治区）围绕中国气象局广东快速更新同化数值预报系统（CMA-GD 分辨率3 km，覆盖珠江流域），开展了模式能力检验、雷达资料同化、敏感性试验和解释应用等工作，模式产品在流域内实现了共享和应用，为珠江流域气象服务提供了模式支撑。开展了珠江流域预测和预报技术探索研究，初步建成了珠江流域气象服务综合业务平台。

到2023 年，初步建成以“监测精密、预报精准、服务精细”为标志的珠江流域气象保障业务体系，珠江流域的综合观测、精细化预报预测和风险预警能力进一步提升，防洪减灾、水资源供给与保障、水资源保护与生态修复气象服务不断优化，建立多部门信息共享、协同创新、保障有力的新格局。同时强化珠江流域气象科技协同创新，加强流域重点科技问题联合攻关，依托泛珠三角合作机制和中国气象局—河海大学水文气象研究联合实验室等平台，围绕珠江流域关键共性科技问题开展联合攻关，重点加强珠江流域强降雨和面雨量预报技术、延伸期强降雨过程预测技术、主要天气系统影响机制、复杂地形下局地暴雨预报技术、致灾机理和致灾临界气象条件、高分卫星遥感监测评估应用技术、针对流域的数值模式预报订正技术等关键技术研究，探索珠江流域气象水文模型的研究和业务化应用。强化中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室、中国气象局广州热带海洋气象研究所等支撑作用。加快珠江流域气象水文专家团队建设，围绕珠江流域气象水文业务定位和服务需求，建设多专业、多层级人才组成的气象水文专家团队。建立流域重大天气气候过程常态化复盘总结工作机制，发挥专家团队技术把关和指导作用，强化对典型天气过程和极端气候事件的总结分析，通过复盘总结进一步凝练预报预测经验和思路、完善客观预报技术方法，加强团队及业务技术人员的气象水文专业知识培训，提升气象水文团队的业务能力和科学素养。

4 思考与建议

在全国各级气象部门的大力推动下，当前的流域气象服务保障能力已经有了明显提升。形成了以流域为单元，气象部门内纵向贯通、横向互联的预报服务联防信息网络，实现了小流域气象监测预报预警信息的跨层级、跨区域快速共享；初步建立了国家级、流域气象中心和省级上下一体的流域面雨量预报服务业务流程；在各流域气象中心牵头下，多地持续加密站网布局，或新建或升级自动气象站，或引入激光雷达，或加强关键区域卫星遥感动态监测，初步建立了流域气象观测数据质控和处理业务；各流域气象中心强化科技创新，依托智能网格预报，逐步提高精准预报水平，初步建立了中小河流面雨量精细化预报业务，研发出重点水库洪水风险和中小河流洪水气象风险预警产品。气象与水利部门之间实现了气象、水文预报业务系统无缝对接；各流域气象中心与相关部门建立常态化气象灾害预警服务合作机制，在部门信息共享、信息传递和应急联动等方面涌现出不少亮点：如黄河流域推进流域气象融入黄河防指工作体系，将暴雨预警作为防汛应急响应启动标准之一；淮河流域加强与农业农村、水文、交通、海事、生态等部门信息共享；太湖流域建立环太湖互动区域联防机制，不断提升长三角生态绿色一体化发展示范区气象服务保障能力等；在水库汛期调度气象决策技术研究、洪水预报系统应急完善等科研领域联合攻关，成效初显。

在取得较好成绩的同时，也应看到流域高质量发展对气象服务保障提出了更多挑战，具体表现在：①流域气象核心业务能力有待提升。局地性、突发性强降雨的量级和落区预报精准度还不够；流域气候异常预测能力还不足；气象水文耦合预报技术研发有待深入，影响预报和风险预警精准度还不能满足流域新发展需要。②流域气象业务组织管理有待完善。国家级、流域级、省级一体化业务流程尚待完善；上下游联防联动、会商机制、流域内统筹协同机制、部门协作机制还需在实践中进一步完善。③基层台站流域气象保障能力相对薄弱。流域中心所在省除外，各省及省以下水文气象专业人员相对较少，对中小河流洪水、山洪地质灾害风险解读不够到位，防汛决策气象服务能力有待增强。

未来，面向气象高质量发展，需全面提升流域气象保障能力。①充分发挥流域气象中心的业务牵头引领作用，进一步突出国家级流域气象水文中心和各流域气象中心在业务组织、服务联动、科技创新、部门合作方面的牵头引领作用。②充分发挥气象卫星、气象雷达、数值预报、气象信息“四大支柱”在流域气象业务中的关键核心作用。③充分发挥主动互动联动机制的支撑保障作用，按照流域气象中心调整优化工作方案，将流域气象业务协调发展、气象服务协同联动、气象科技协同创新、部门合作协同推进“四个协同”落实到位，通过上下游、省际、市际、县际联动配合形成合力，切实提升流域气象保障能力。