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国家根本研究开发布置项目“冰冻圈和南北极处境变迁首要参数观测与反演”运营 – 中华夏族民共和国辅导资源消息网美高梅mgm7991官方网站

二月 14th, 2020  |  教育时评

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国家重点研发计划“全球变化及应对”重点专项
“全球能量循环和水循环关键参数的立体观测与遥感反演”(2018YFA0605400)项目近期召开了2019年度交流会。项目责任专家、项目专家组成员、科技部高技术中心专项管理办公室工作人员,以及项目承担单位和课题承担单位相关管理人员、项目骨干等50余人参加了会议。

日前,全球水循环观测卫星在北京顺利通过背景型号结题验收评审。

美高梅mgm7991官方网站 ,日前,国家重点研发计划“冰冻圈和极地环境变化关键参数观测与反演”项目启动会召开,来自同济大学、武汉大学、中国科学院青藏高原研究所、中国科学院测量与地球物理研究所、国家海洋局第一海洋研究所、中铁第一勘察设计院集团有限公司的课题组成员数十人参加启动会。同济大学副校长顾祥林,项目专家许厚泽院士、龚健雅院士等分别致辞。

7月19日,973项目“全球陆表能量与水分交换过程及其对全球变化作用的卫星观测与模拟研究”课题中期评估会议召开。项目责任专家、特邀专家以及来自中国科学院遥感与数字地球研究所、清华大学、北京师范大学等单位的负责人、课题骨干和研究生30余人参加会议。

项目负责人清华大学阳坤教授和各课题负责人分别汇报了项目和课题的进展和后续研究计划,课题骨干围绕项目主要研究内容:(1)能量循环关键参数反演算法和产品研制;(2)陆地水循环关键参数反演算法和产品研制;(3)冰雪关键参数与海洋盐度遥感反演算法和产品研制;(4)陆面数据同化与水文气候模型改进,进行了汇报交流。项目责任专家南京大学陈镜明教授等与会专家充分肯定了项目整体的体量和各课题的进展,并从项目科学问题、观测网选址、各课题组对项目的贡献、课题间交叉合作等方面提出了许多建议性意见。与会的专项办项目主管传达了项目管理和结题的相关要求,期望项目能在反演算法和产品上取得更大突破。

WCOM背景型号研究由中国科学院遥感与数字地球研究所牵头,由遥感地球所遥感科学国家重点实验室和中科院国家空间科学中心微波遥感技术院重点实验室联合承担,并联合院内外多个单位共同完成。WCOM是中科院空间科学先导专项背景型号项目之一,2015年得到了重点支持,是我国第一个面向重大科学问题的空间地球科学卫星计划,也是国际上第一个对陆地、海洋和大气水循环关键要素进行综合观测的科学卫星计划。

冰冻圈是指地球表层连续分布并具有一定厚度的负温圈层,亦称冰雪圈、冰圈或冷圈。像地球南北极和我国青藏高原、天山、祁连山冰川等。课题负责人李荣兴介绍,冰冻圈是气候系统多圈层相互作用的核心纽带和关键因素之一,冰冻圈和极地环境变化的关键参数是开展全球变化机理、影响和模拟研究的基础数据。

会议由项目责任专家林而达主持,遥感地球所副所长张兵到会致欢迎辞。项目首席科学家施建成介绍了项目的总体进展情况。
随后,第一课题负责人施建成、第二课题负责人贾立、第三课题负责人卢麾分别汇报了本课题自启动以来的进展情况,包括任务目标落实情况、课题进展情况、存在问题、研究方案调整思路、下一步研究计划等。

国家根本研究开发布置项目“冰冻圈和南北极处境变迁首要参数观测与反演”运营 – 中华夏族民共和国辅导资源消息网美高梅mgm7991官方网站。“全球能量循环和水循环关键参数的立体观测与遥感反演”项目自2018年5月启动以来,项目组已组织了西藏野外联合科考(2018年10月8-22日)、北疆积雪科考(2019年1月15-24日、2月26日-3月4日)、建设与维护了西南山区土壤温湿度观测网和淮河流域水文气象观测网。中央电视台和科技日报记者等对西藏野外科考进行了跟踪采访,并在中央国际电视台网络频道直播和《科技日报》介绍科考活动和意义。通过野外考察,获得了部分遥感算法和验证的基础数据,对科学问题的认识更明确。同时,项目组在云水辐射反演、降水、蒸散发、地下水动态等方面已经开发了核心反演算法和初级产品,建立了冰雪遥感正向模型,并在应用遥感产品改进水文和气候模拟精度方面取得进展。

国家根本研究开发布置项目“冰冻圈和南北极处境变迁首要参数观测与反演”运营 – 中华夏族民共和国辅导资源消息网美高梅mgm7991官方网站。在4月20日召开的评审会上,评审组在听取了课题组关于WCOM计划背景型号技术研制总结报告、技术成熟度自评报告等的汇报,并现场考察了WCOM课题研制的有效载荷原理样机后一致认为:WCOM提出了全球变化背景下水循环要素的时空分布、变化规律、对全球变化的响应及反馈作用的科学目标,具有前瞻性和创新性,科学意义重大并具有重要应用前景,已经受到国际同行的广泛关注和高度评价;完成了主被动协同反演和有效载荷关键技术攻关并进行了测试与试验验证,为开展工程研制奠定了基础,为空间科学先导专项“十三五”科学卫星计划的实施做好了准备。

国家根本研究开发布置项目“冰冻圈和南北极处境变迁首要参数观测与反演”运营 – 中华夏族民共和国辅导资源消息网美高梅mgm7991官方网站。李荣兴说,全球气候近年来变暖趋势明显,剧烈气候频出,而极地及冰冻圈的永久冰层加速融化则进一步加剧了这种波动。要有效应对这些剧烈变化,首要问题就是要解决观测不足,特别是要尽可能详尽地掌握冰冻圈在时间、空间等各方面的数据,唯有如此方可分析摸清气候变化的历史,预测将来的趋势。但是,由于这方面的资料的空缺,我们对全球变化复杂和突变关键过程科学认识存在明显不足,预测力的受限导致全球变化趋势预测结果的不确定性。

该项目将研究全球问题的两大手段有机地结合起来,以期提高对全球陆表能量和水分交换过程的模拟能力,揭示不同区域的相应特征及其对全球气候系统的影响。项目于2015年1月份启动,下设三个课题。截至项目中期,第一课题“陆表能量水分交换过程的关键控制状态变量的遥感监测研究”现已完成土壤水分、积雪覆盖、冻融、动态水体与净辐射等五个关键状态变量算法的开发,并进行了初步验证;第二课题“高分辨率陆表能量水分交换过程的机理与尺度转换研究”改进了蒸散发模型,提高了地表能量与水分交换过程模型的模拟能力,首次利用遥感观测实现了冠层截留参数化,并考虑了亚像元非均一性尺度效应;第三课题“全球陆面模式优化、数据同化、陆气耦合模拟与预估研究”发展了基于高分辨率高精度遥感观测数据的陆面模式“面源”参数优化方法,有效提高了陆面模式的模拟能力和精度。

在为期两年的WCOM背景型号研究中,课题组重点开展了科学目标与有效载荷配置的深化论证;根据科学问题研究要求,提出了三频全极化干涉微波辐射计、全极化微波成像仪和双频极化微波散射计三个先进的有效载荷设计,频率覆盖1.4~90GHz;通过主被动联合观测,能够对陆地、海洋和大气水循环关键要素进行敏感因素和环境影响要素进行时空同步的系统观测,以实现对全球水循环关键要素前所未有的观测能力。在技术上,课题组突破了包括大口径网状柱面反射天线、星上全极化微波辐射定标、宽刈幅高分辨率散射成像算法、高可靠长寿命转动机构和有效载荷与卫星布局设计等关键技术,为工程研制奠定基础。以先进的观测手段为前提,课题组研究和发展了多要素联合的先进反演算法,并开展了综合试验验证,为全球水循环科学研究的重大突破奠定基础。

国家根本研究开发布置项目“冰冻圈和南北极处境变迁首要参数观测与反演”运营 – 中华夏族民共和国辅导资源消息网美高梅mgm7991官方网站。国家根本研究开发布置项目“冰冻圈和南北极处境变迁首要参数观测与反演”运营 – 中华夏族民共和国辅导资源消息网美高梅mgm7991官方网站。李荣兴介绍,这一项目研究目标首先是要构建覆盖陆地、海洋和极地等不同类型区域的地、空和天基观测体系,实现对冰冻圈和极地关键要素的动态监测。根据卫星、观测站、无人机等手段获得基本数据后,研发我国具有自主知识产权的冰冻圈和极地全要素(冻土、海冰、季节性积雪、冰川、冰盖、冰冻圈反照率等)数据产品集系列,检验其模式支撑能力,以降低全球变化预测的不确定性。他说,研究将重点展示数据产品对跨极、跨区域关键变化过程和耦合响应机制的支撑作用,力求产出若干原创性成果。

该项目共发表SCI论文28篇,申请专利1项。项目专家组一致认为,各课题很好地完成了研究任务,肯定了各课题开展的研究工作,并明确指出了研究亮点,建议进一步梳理阶段性研究成果,并对各课题任务调整方案给予了建设性建议。

国家根本研究开发布置项目“冰冻圈和南北极处境变迁首要参数观测与反演”运营 – 中华夏族民共和国辅导资源消息网美高梅mgm7991官方网站。WCOM计划将在国际上首次通过利用对水要素敏感的三个主被动微波的传感器联合的探测,实现包括对土壤湿度、雪水当量、地表冻融、海水盐度、海面蒸散与降水等水循环关键要素时空分布的前所未有观测精度和系统性的同步观测;进一步发展基于卫星观测数据的水循环相关模型参数优化方法以改进水循环过程模拟能力,并综合观测和模型以及历史观测数据的校正进行集成分析,揭示全球变化背景下水循环的变化特征与趋势和水循环对全球变化的响应与反馈作用。WCOM受到国际地球科学和水循环领域的重视,并与美国、欧洲等多国研究团队达成合作协议,卫星计划实施后将发起国际水循环星座。

地球三极具有潜在联系和耦合响应机制。李荣兴说,我们将集成国内外新型卫星(资源三号、TanDEM-X
、Cryosat-2、GRACE 等)、机载(Icebridge、雪鹰6
号、高原无人机等)和地面观测设施资料,优化跨区域观测途径,进行国内外科考(青藏铁路工程级冻土观测序列、CHINARE、ANARE
数据集等)和遥感多源数据融合,填补关键要素和区域空白(如60
年代历史卫星影像和反演参数等),发展多源数据同化和关键参数反演新方法(动态视差冰流速分解、InSAR冻土活动层反演、土壤冻融状态双指标算法),实现境内外真实性检验,实现冰冻圈和极地环境变化关键参数的动态监测。在此基础上,构建起地、空和天基的全球观测体系,快速准确提取重要参数和关键过程特征,研发出冰冻圈和极地变化6类19项全要素数据产品集系列,其中包括“一带一路”中巴经济走廊冰冻圈产品、南北极航道设计支撑数据产品、首幅南北极冰盖1960-1980
年冰流速图等。根据这些参数,我们将检验模式预测的支撑能力,降低其不确定性。通过全球海-气模式系统检验数据产品对模式的支撑能力;设计和实施产品对全球变化重大问题研究的科学应用。

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李荣兴带领的课题团队开展的是“极地冰盖关键参数监测、反演与数据产品研制”。团队联合武汉大学及国家海洋局第一海洋研究所,将展开极地冰盖关键参数关键监测、反演与数据产品研发。该课题设置了多源数据融合和校准技术,南北极冰盖变化关键过程研究及产品研发,长序列多卫星冰川流速监测及产品研发,南北极冰川变化监测及产品研发,南北极反照率监测和产品研发,南北极冰盖范围、高程变化监测及产品研发,数据产品在数值模式中的应用研究等7个子课题。

大会现场

WCOM课题结题验收评审会现场

整个项目团队将优化冰下变化探测技术,结合极地考察、固定翼飞机和卫星测高等数据,反演南极冰层冰下湖网系统形态特性、构建质量迁移活动和冰盖不稳定性及其分布模型。利用这些手段研制的整套数据产品将是我国首套覆盖全球的新一代高时空连续冰冻圈和极地环境变化关键参数
(冻土、冰川分布、物质平衡、季节性积雪、海冰、反照率等)数据产品库群;将成为国际上前列的全球变化数据产品系列之一;16
项数据产品具有自主知识产权,其余3
项为再分析、再评估产品;其中以下产品将填补国内外空白:基于国产卫星和60
年代早期卫星数据的南北极冰流速图,基于地基与InSAR遥感数据融合的北半球典型区域冻土活动层厚度反演产品,高精度、多参数、地-空检校的多年/季节冻土时空分布和演变图,全球山地冰川物质平衡、流速场高时空分辨率产品等。

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李荣兴表示,随着研究的展开,将会实现南极、格陵兰典型敏感区域冰冻圈关键参数的动态监测;南北极冰盖变化的关键过程,不稳定性关键参数及极地冰盖对海平面的影响等影响全球气候变化机制等将会清晰起来。

评审专家现场考察WCOM课题研制的有效载荷原理样机

“届时,我们将会构建成冰冻圈和极地全要素(冻土、冰川分布、物质平衡、季节性积雪、海冰、反照率等)动态观测体系,实现对冰冻圈和极地关键要素(冻土、冰川分布、物质平衡、季节性积雪、海冰、反照率等)动态观测。”李荣兴说,将提高我国在冰冻圈和极地多循环作用、耦合响应机制的研究实力,对多循环作用、耦合响应机制的把握将为应对全球变化挑战提供强有力的科学分析工具,在部分领域从跟跑提高到并跑或领跑位置。

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