科技支撐氣象保障技術服務助力黃河流域生態文明建設

科技支撐氣象保障技術服務助力黃河流域吳忠段生態文明建設

建設黃河流域生態保護和高質量發展先行區，是習近平總書記視察寧夏時賦予的特殊使命和時代重任。為全面貫徹落實《中共寧夏回族自治區委員會關於建設黃河流域生態保護和高質量發展先行區的實施意見》，推動吳忠市經濟社會實現更高質量、更有效率、更可持續發展，爭當建設黃河流域生態保護和高質量發展先行區排頭兵，按照中國氣象局和區局的安排部署，吳忠市氣象局結合地方需求，努力提升生態氣象服務保障技術能力，在全區首次實現自動製作分縣（市、區）的衞星遙感生態氣象服務產品並開展服務，效果顯現，得到地方黨委和政府及社會公眾的充分肯定。

一、背景或出發點

在慶祝新中國氣象事業70週年之際，習近平總書記指出氣象工作關係生命安全、生產發展、生活富裕、生態良好，做好氣象工作意義重大、責任重大，並要求做到監測精密、預報精準、服務精細，推動氣象事業高質量發展，提高氣象服務保障能力，發揮氣象防災減災第一道防線作用。生態氣象服務在大氣污染防治、生態系統保護、推進綠色發展等生態文明建設工作中發揮着基礎性科技保障作用。寧夏實施創新驅動、脱貧富民、生態立區三大戰略對氣象服務的需求日益旺盛，各地政府在生態文明建設中對氣象服務的要求趨於量化、標準化。

基於以上需求及發展方向，吳忠市氣象局認真學習相關政策，按照中國氣象局和區局關於生態文明建設氣象服務的系列部署，圍繞守好改善生態環境“生命線”的戰略目標，解決吳忠市生態文明建設氣象保障技術方面的短板，建設遙感綜合應用體系，提高生態氣象服務理念，助力生態文明建設。

二、主要內容和過程

（一）生態氣象服務主要內容

基於中央財政“三農”氣象服務專項，融入寧夏智能化綜合氣象業務服務共享管理平台，建立吳忠市生態氣象服務模塊，實現吳忠市及所屬利通區、青銅峽、鹽池、同心、紅寺堡區分縣（市、區）製圖、產品生成，利用智能化手段開展服務，解決生態氣象服務從無到有，提升科技含量。

主要功能包括：

1.基於空間分辨率為500m×500m的MODIS、風雲四號衞星遙感監測數據,通過植被覆蓋度計算模型，結合天地圖衞星遙感影像底圖，分析分縣（市、區）多年植被覆蓋度日、月、季度、生長季、年度變化趨勢，結合參考文獻，將植被覆蓋度劃分為低、較低、中等、較高、高5個等級,制定區域植被覆蓋度服務指標及分類標準，生成圖表及服務產品。

2.基於空間分辨率250m×250m的MODIS衞星遙感監測數據產品（GPP），通過植被淨初級生產力(NPP)計算模型，得到8天為一期的NPP合成值，年NPP總量是由45期數據合成，經過投影變化、鑲嵌、裁剪等數據處理後，分析分縣（市、區）多年植被淨初級生產力（NPP）生長季、年度變化趨勢，參考相關文獻，訂正、替換錯誤格點數據，生成圖表及服務產品。

3.以國標GB/T 34815-2017為依據，基於空間分辨率為250m×250m的MODIS衞星遙感監測數據,通過植被生態質量氣象評價指數計算模型，分析分縣（市、區）植被生態質量，生成圖表及服務產品。

4.基於光學與熱紅外遙感通道數據，通過LST-NDVI特徵空間（乾濕邊方程），進行植被覆蓋區域表層土壤水分反演，得到温度-植被幹旱指數（TVDI），制定各區域温度植被幹旱指數服務指標，分為無旱、輕旱、中旱、重旱、特旱5個等級；分析分縣（市、區）温度植被幹旱狀況，生成圖表及服務產品。

（二）生態氣象服務技術研究過程

集思廣益，制定生態氣象服務方案。市局組織業務人員學習相關政策，通過查詢、諮詢、調查瞭解目前全區乃至全國生態氣象監測及服務情況，調查瞭解吳忠市生態文明建設規劃及氣象服務需求，集體討論制定了《吳忠市生態氣象服務週年方案》。

廣泛學習，確定生態氣象服務內容。組織業務人員通過查閲文獻、網站資料，諮詢專家，學習反應生態狀況及變化程度的指標內容，分析本地多年的變化特徵與趨勢，制定本地閾值。

人才引用，構建生態氣象服務模塊。引用南信大遙感專業技術人員，搭建吳忠市生態氣象服務模塊。首次實現了市、縣氣象部門能借助該模塊獨立開展本區域生態氣象服務。

積極主動，開展生態氣象服務工作。2020年，吳忠市及所轄縣局積極主動，根據本地氣温、降水時空變化對植被生長影響以及遙感監測資料，製作《生態氣象服務專題》和《專題彙報材料》4期，向政府領導做專題彙報，並獲批示及表揚。

（三）生態氣象服務科技水平大力提升

服務內容豐富化。生態氣象服務模塊建設之前，市、縣局生態氣象服務產品內容只是單純依據氣象監測資料，分析氣候概況、乾旱狀況從而分析生態狀況。目前，利用該模塊可以從植被覆蓋度、温度植被幹旱狀況、植被淨初級生產力（NPP）、水體變化、生態質量氣象評價等方面分析評價全市生態質量狀況，生態氣象服務產品內容較豐富多樣化。

服務技術科技化。一是依託WEB GIS氣象地理信息技術體系，建立了吳忠市及所屬利通區、青銅峽、鹽池、同心、紅寺堡區分縣（市、區）生態氣象服務模塊，能針對不同區域製作本地服務產品，服務產品具有針對性。二是基於MODIS、風雲四號衞星數據，制定統一的評價標準，量化生態氣象服務內容。三是基於WEBGL矢量圖形渲染技術，實現了高質量的圖形渲染。根據不同季節的服務需求製作多種色系圖形，採用JAVA ITEX生成文檔，使生態氣象服務產品圖文並茂，能讓決策者一目瞭然。

服務方式智能化。基於生態氣象服務模塊，可以生成並導出生態監測圖、數據表、Word版文本材料，解決了人工處理數據、做圖表、撰寫材料的複雜、繁瑣程序。

三、創新點

首創性。首個實現了市、縣氣象局能基於MODIS、風雲三號、風雲四號衞星遙感資料、氣象資料,製作市級及所屬分縣（市、區）圖文並茂的生態氣象服務產品。

填補空白。實現市、縣氣象局生態氣象服務內容及技術從無到有，提供基礎性科技保障服務，解決吳忠市生態文明建設氣象保障技術方面的短板。

服務手段更智能。基於模塊集成技術，自動生成產品，通過多渠道、多手段開展氣象保障服務，提升服務內容的科技含量，實現生態氣象服務手段智能化。

推廣應用性更強。吳忠市生態氣象服務模塊，能對接（融入）到寧夏智能化綜合氣象業務服務共享管理平台，便於全區推廣應用。

四、取得的預期成效

利用生態氣象服務模塊集成技術，製作圖文並茂的《生態氣象服務專報》和《專題彙報材料》，為政府領導及相關部門開展生態文明建設提供決策依據。

《生態氣象服務專題彙報材料》獲分管副市長表揚。2020年5月7日，分管副市長專題聽取了氣象工作彙報後表示：“市氣象局工作積極主動，在防災減災、生態環境保護、大氣污染防治等方面做了大量工作，為保障我市經濟社會發展做出了突出的貢獻，提出的幾點建議十分契合我市經濟社會發展的實際需求”。

《生態氣象服務專報》受到市委副書記肯定。2020年4月22日，基於生態氣象服務模塊集成技術，製作《吳忠市生態氣象監測分析評估》氣象服務專報，受到市委副書記的肯定：“此項工作很有意義，請相關部門參閲”。

吳忠市自然資源局根據政府領導批示，主動與市氣象局開展座談，聯合開展常態化生態文明建設服務工作，切實發揮了氣象服務生態文明建設的科技支撐作用。

五、存在的不足及進一步完善思路

1.生態氣象服務內容不夠豐富。生態氣象服務工作目前正處於起步階段，服務內容還需進一步完善和增加。

2.遙感監測數據處理緩慢。歷史遙感監測資料的下載與處理需進一步加快。遙感監測數據受雲影響使得產品與實際結果有出入，指標需不斷完善。

3.智能化手段亟待進一步提高。目前，遙感監測數據及內容需人工操作來生成服務產品。後期將根據服務需求和內容設定時間範圍及相關指標，將定期自動生成服務產品。