成都信息工程学院 大气探测学院、中国气象局大气探测重点开放实验室


 

成都信息工程学院气象探测技术人才培养及研究开发以大气探测学院及中国气象局大气探测重点开放实验室为载体。

大气探测学院坚持“气电结合,以电为主”的人才培养模式,现有电子信息工程(大气探测方向)和雷电防护科学与技术两个本科专业,其中电子信息工程(大气探测方向)专业主要面向除雷电防护外的大气探测技术人才的培养,而雷电防护科学与技术专业则侧重雷电防护和检测人员的培养。学院在长期的大气探测人才培养过程中注重不断更新课程内容,优化课程体系,加强实验室建设和实验设备更新。经过多年建设,大气探测学院教师共获得省级教育教学改革项目立项6项,与校内兄弟院、部共同获得省级教学成果一等奖1项、三等奖1项 ,建有省级精品课程2门,校级精品课程3门,出版本科教材6部。

中国气象局大气探测重点开放实验室(以下简称重点实验室)根据中国气象局文件(气发[2005]253号),以成都信息工程学院为依托单位, 于2005年11月18日正式开始筹建,是成都信息工程学院独立编制的正处级机构。重点实验室是中国气象局唯一依托高校建立的重点开放实验室;是中国气象局科技创新体系的重要组成部分,是“组织高水平科学研究、吸引和培养优秀科研人才、开展学术交流”的重要基地和“科研与业务结合”的平台。2008年,重点实验室由中国气象局、中国气象学会授牌为全国气象科普教育基地。重点实验室学术委员会聘请中科院大气所吕达仁院士为名誉主任,中国气象科学院张义军研究员等七位业内专家为委员,并于2007年1月召开了学术委员会第一届一次会议;重点实验室现有各方向固定科研人员共43人,其中重点实验室固定科研人员19人(95%为硕士及硕士以上学历,63%具有高级职称);大气探测专业研究生导师25人,其中外聘中国气象局大气探测中心主任李柏等12位校外专家为研究生导师;毕业研究生近百人,在陪研究生百余人。重点实验室现有 1200平方米的研究、实验用房,可供使用的仪器设备总值800余万元,通过电信SDH专线与四川省气象信息中心连接,能及时共享各种气象观测数据用于实验、研究及人才培养。

大气探测学院与重点实验室近3年共发表论文170余篇(核心期刊75篇,EI/SCI/ISTP检索18篇);先后与四川省气象局、云南省气象局、中国气象局大气探测中心、中国气象科学研究院、华云公司、天津气象仪器厂等建立合作关系,合作领域包含联合项目研究、人才培养、学术交流等。2008年,在中国气象局局校合作的框架下,四川省气象局与我院联合,在学院已有观测仪器的基础上,建设了一个功能与省级气象台相当的预报会商系统和具有观测仪器实习实验功能的综合气象观测站。“一台一站”的建立,为更好地为气象系统培养应用型人才奠定了坚实的基础。

目前学校气象探测技术研究方向包括:

地面观测设备技术研究

地基观测指的是基于地面传感器进行的观测,包括传统的人工地面观测、以自动台站为主的地面观测,以天气雷达、风廓线雷达、闪电定位仪、地基微波辐射仪、声雷达、激光雷达、大气成分观测仪、地基GPS水汽总量探测仪等进行的多种地面观测。该方向开展的研究及培养工作包括:结合学校已有的综合气象观测系统实习基地,通过建设气象信息资料接收系统(PCVAST)、地面观测设备科学研究及实习实验系统,实现实时调阅气象观测信息,实地进行科研试验和学生实习实验,开展地面观测设备技术及地面观测方法、规范研究和人才培养;建设近地面通量观测系统,开展脉动温度、脉动湿度、脉动风速、脉动CO2、光合有效辐射及多层风向、风速、温度、湿度的观测,促进近地面通量观测技术人才培养及观测仪器、观测方法、观测规范的研究工作;建设激光雷达系统、光学雨滴谱测量系统、超声波雷达测量系统、光学天空成像系统,开展气溶胶垂直廓线、云量、云状、云底高度、能见度、天气现象、雪冰深度等观测,实现对该类技术人才的培养。通过上述观测,促进大气环境、云雨形成机制、雨滴谱性质等基础研究,结合学校在信号处理、图像处理、神经网络、模式识别等方向所建立的电子信息技术的雄厚基础,开展云自动观测、能见度自动观测、天气现象自动观测、雨滴谱观测、冰雪冻土观测等设备研究。该方向研究团队以王保强教授为领导,代表性项目包括:

l 气象传感器数字网络化(2008通过验收,正全面推广);

l 新型闪电定位仪研制(2008开始小批量生产);

l 激光雨滴谱仪研制(在研,主要研究雨滴谱的光电检测与DSP处理算法,设计使用的激光雨滴谱仪,填充国内空白,方案论证与实验阶段);

l 新型雷电监测、预警与灾害评估(拟研,监测样机研制已经初步完成)。

空基探测设备、技术及方法研究

空基探测包括探空观测、机载、气(球)载观测,既是实现对地表到30Km高空观测,又是对天基观测的前期预演。该方向开展的研究及培养工作包括:通过建设L波段雷达探空系统、GPS探空系统、风廓线雷达系统、无人飞机观测系统、系留飞艇观测系统,开展多种探空设备的对比观测实验及各种天气现象的机载、气载观测,收集典型天气观测资料;在实现对空基探测技术人才培养的同时,又通过结合学校在雷达系统、信号处理、信号采集、电子电路方面多年建立的技术优势,来实现对机载雷达系统,机载温、压、湿、风、含水量探测方法及设备,机载数据传输系统、探空技术与方法等方面的研究;改进我国各类探空仪器的观测方法,促进我国在风廓线雷达、GPS探空、机载雷达和探空仪设备方面的发展,填补国内技术空白,缩短与国际先进水平的差距,开展科学研究与人才培养。该方向研究团队以樊昌元教授为领导,代表性项目包括:

l “气象探空气球自动监测系统”子课题—探测气球自动监测系统前端(通过了民航科技成果鉴定,并被评为科技进步二等奖,现在西南地区全面推广应用);

l 空域数字化炮射作业综合管理信息系统(验收结论优秀);

l 测风雷达数据自动采集器(通过验收);

l L波段测风雷达数据采集器(通过验收,现在西南地区全面推广应用);

l XXXXXX实时监控系统(在研,目前已完成软硬件设计);

l 青海省东北部地区雷电活动规律研究(资料分析阶段);

l 机载SAR在云雨探测中的应用研究(已通过中期检查);

l 高精度蒸发传感器研制(拟研,采用LFMCW实现蒸发的高精度测量);

l 固态降水传感器研制(拟研,研发满足业务应用和精度要求、能在现有自动站系统中灵活扩充的固态降水传感器)。

卫星遥感理论及信息处理研究

遥感是目前能够提供全球范围动态观测数据的唯一手段,在航空、航天、军事侦察、灾害预报等很多军事及民用领域有着举足轻重的地位。目前,中国气象局已加强气象卫星遥感应用,并将其纳入到下一步发展规划中。

基于卫星遥感信息在气象中的应用,该研究内容主要包括:天气特征的自动识别;资源遥感信息的提取;极端天气和气候事件及其引起的灾害的卫星遥感(常规观测)非线性时间序列的研究;卫星遥感结合常规观测对区域和全球气候变化的研究;卫星遥感与非线性科学相结合的新的遥感理论和方法的研究等。该方向研究团队以许丽生、邓小波教授、丁继烈研究员为领导,代表性项目包括:

l 可降水份:卫星遥感与非线性科学相结合研究大气水含量的时空分布(中国-希腊政府间2005-2007年科技合作项目,已结题);

l 卫星遥感与非线性科学相结合研究大气水含量的时空分布(四川省国际科技合作与交流研究计划重点项目,已结题);

l 风云三号卫星红外窗区通道大气削弱订正算法及原型软件研发(国家重点工程项目,在研);

l Study on the monitoring and prediction of rainstorms and floods with the combined use of satellite remote sensing and nonlinear science(欧空局和中国国家遥感中心(ESA & NRSCC)共同资助的“Dragon 2” (龙计划-2)国际合作项目,在研);

l 青藏铁路沿线陆面温度等特性的卫星红外遥感反演的研究(西藏气象局项目,在研);

l 卫星遥感与非线性科学相结合对暴雨和洪水灾害的监测和预报的研究(国家863计划子课题);

l Study on the rainstorm & earthquake disasters monitoring and prediction using satellite remote sensing combined with nonlinear sciences(EU FP7 ICT (Information and Communication Technologies) Programme: Future & Emerging Technologies (FET)子课题);

l 卫星遥感的非线性时间序列分析:暴雨和洪水灾害的监测和预报(四川省国际科技合作与交流研究计划重点项目)。

天气雷达新技术、新方法的研究

气象雷达是大气监测的重要手段之一,在突发性、灾害性的天气监测、预报和警报中具有极为重要的作用。近二十年气象雷达最突出的发展是气象多普勒雷达技术在大气遥感探测和研究中的应用,如探测降水云内和晴空大气中的水平风场和垂直风场,降水滴谱和大气湍流等。多普勒气象雷达还为龙卷的探测和短时预报提供了有效的工具。在完成多部雷达联合组网实时定量探测的基础上,可利用雷达测雨的观测资料结合卫星观测,进行更大范围的降水预报。我国从2000年开始开展新一代天气雷达的布网,现已基本完成。该方向集中开展的研究包括:在新一代多普勒天气雷达基础上,扩展探测功能;快速扫描技术研究;完善多普勒天气雷达信号处理功能,发展新技术在提高天气雷达数据质量上的应用,进一步完善WSR-98D硬件的信号处理功能与性能,丰富软件产品;加强对多普勒风场反演技术的研究;采用双线偏多普勒技术或在常规多普勒雷达上增加双线偏振功能,改善雷达探测降水和识别降水粒子相态和尺度的能力;毫米波雷达探测研究;风廓线雷达探测技术及产品应用处理研究;微型便携式气象雷达研究;激光雷达观测大气研究等。该方向研究团队以何建新教授为领导,代表性项目包括:

l 双极化多普勒雷达信号处理系统研制(四川省青年基金项目,验收结论优秀,在国内率先研究出了双极化多普勒天气雷达信号处理系统;正测试应用,并于今年开始推广);

l 气象雷达数字中频处理研究(中国气象局项目,在国内率先研究出了大动态范围天气雷达中频信号处理系统;已在国内布网30余台、套);

l 多普勒天气雷达信号处理系统研制(中国气象局项目;已在国内外布网100余台、套);

l 机载气象雷达云雨探测系统—信号处理子系统研究(国家863项目子课题,在研;国内首次开展机载天气雷达探测研究);

l 相控阵雷达关键技术研究—相控阵天气雷达信号处理算法研究(公益性行业(气象)科研专项,在研);

l 提高CINRAD分辨能力研究(四川省重点实验室项目,在研);

l 军队气象雷达系统信号处理国产化研究(总参气象局项目,基本完成,待系统联调);

l 双极化多普勒天气雷达探测降水特征研究(拟研);

l 利用天气雷达探测电波传播环境的研究(拟研);

l 新一代多普勒天气雷达信号处理更新、升级研究(拟研)。

专业气象观测技术及方法研究

伴随着我国气象事业的快速发展,气象服务工作也逐渐向着专业化、精细化、个性化方向迈进,与各行各业密切相关的专业气象业务也随之逐渐展开。但总体上看,我国气象灾害专业服务的能力和水平仍与社会和行业用户的要求相距甚远。主要表现在:专业气象服务的专业化水平发展不平衡,产品的精细化和个性化不够;专业气象业务体制不健全,信息共享不够;专业气象服务的国际竞争力较弱。其中一个突出的问题是气象对国民经济各行业的影响机理分析研究不足,没有建立起完善的气象对各敏感行业影响的客观定量化评估模式,致使气象专业服务仍延续着在常规天气预报的基础上进行定性的气象影响评价的初级模式;此外,尚未建立功能完善的气象灾害专业服务平台,使得专业气象服务产品的深加工和综合集成不够,产品提供到用户端的渠道单一,产品的可视化与服务的及时有效性受到了一定的影响。基于不同类型的气象灾害监测预报预警基本业务产品,综合它们对行业影响的特点,该方向研究内容主要包括:

l 农业气象观测技术及方法研究;

l 交通气象信息系统研究;

l 电力气象观测服务系统研究。

气象探测仪器计量检定研究

保障综合气象探测资料的真实、准确、可靠,探测数据的可信度是否高,一个重要因素是依赖于探测仪器的计量、校准、考核试验工作的技术能力。目前,在气象计量检定、校准、仪器性能的考核试验的技术能力方面存在着许多不足,严重制约了快速发展的中国气象探测网效能的发挥,影响GCOS系统的观测水平,限制了气象产品质量的提升。另一方面,随着自动气象站的大量推广,2007年全国已有23130套自动站投入业务运行,按有关规定,自动气象站需要进行周期性检定,这给计量检定工作提出了更高的要求。该方向研究主要集中于:

l 气象探测仪器计量实验室标准检定设备的信息化管理。将来自不同厂商,采用不同的通信协议的标准仪器进行网络集总式计算机远程自动监控管理,实现检定过程的自动或半自动化,提高检定效率。要求管理的标准仪器涵盖面广,包括:标准铂电阻温度表,数字式标准温度表,恒温槽,标准湿度发生设备,各种空盒气压表、振筒气压仪标准气压发生装置,气压测量标准器,风洞、微差压计,标准雨量模拟发生器、翻斗式雨量计等;

l 自动检定系统研制。研制低成本、高可靠性、高效的气象探测仪器特别是针对自动气象站的自动检定系统。分析一些省局开发的单项的自动检定系统的优劣,充分利用学院的技术优势,研制综合性的自动检定系统。

雷电监测与预警预报技术研究

自从雷电业务加入气象部门的主要业务体系以来,雷电科学与防护技术和防雷灾害管理得到了快速发展。未来几年,雷电的预测预报将成为可能。作为一个新的交叉学科,今后雷电科学与防护技术学科的发展将更加深入与广泛。该方向所开展的研究内容包括:

雷电探测技术研究;雷电检测技术研究;雷电预警与预报技术研究;基于GIS平台的雷电监测信息处理研究;防雷工程中的关键技术研究(主要是对电子信息系统的防雷保护技术,特别是针对3G通信系统、计算机网络、雷达等大气电子设备的雷电防护技术进行研究)。该方向团队以郭在华副教授为领导,代表性项目包括:

l 接地电阻自动监测仪(四川省气象局项目,结题);

l 基于GPRS的无线土壤电阻率监测系统研究(重庆市气象局项目,结题,国内率先开展“完成网络化,无线土壤电阻率测量分析系统”的研究);

l 区域雷击灾害风险评估应用方法研究(湖南省气象局项目,在研,国内率先进行区域性雷击灾害的评估方法与应用系统研究,已完成系统方法的主体结构的构建);

l 雷达与雷电资料综合应用研究(湖南省气象局项目,在研,国内率先将新一代多普勒天气雷达的资料结合闪电资料进行综合应用分析,达到对雷电进行预警预测的要求。已经完成系统方法的主体结构的构建);

l 雷电灾害风险评估在城市规划与政府决策中的应用研究(拟研);

l 多普勒天气雷达二次产品在雷电预报预警中应用研究(拟研)。

上一条:近年来“气电结合”教改论文一览表 下一条:中心2011年精品课程一览表

关闭