一、气象预报技术研究
1986—2005年,山东省各级从事气象预报业务的科研人员在灾害性天气预报、数值天气预报产品的解释应用、逐级指导预报、预报业务服务系统建设、专业气象预报等方面做了大量的研究和技术开发工作,共获得山东省科技进步二等奖1项、三等奖7项;在各级科技刊物上发表了大量的研究论文。
(一)灾害性天气预报研究
灾害性天气预报研究内容涉及暴雨、大风、强对流、台风、寒潮、山东地方性天气等。20世纪80年代,山东省、市(地)气象台的预报人员开展了暴雨预报专家系统的研究。省气象台完成的《人工智能-暴雨预报专家系统》、枣庄市气象局完成的《枣庄市夏季大—暴雨预报专家系统的研究》,分别获1989年度、1990年度山东省科技进步三等奖。强对流是产生冰雹、雷雨大风、短时强降水等灾害性天气的重要天气系统。省气象台完成的《山东省中尺度强对流天气短时预报方法研究》,获1992年度山东省科技进步三等奖。
(二)预报业务服务系统研究
20世纪80年代,数值天气预报的形势预报水平已经超过主观经验预报水平。山东省气象部门应用数值天气预报产品,研究建立以数值分析预报产品为基础,综合应用多种气象信息和预报技术方法的新一代预报业务流程及业务服务系统。烟台市气象局完成的《烟台市气象业务服务系统开发与应用研究》、省气象台完成的《山东省新一代天气预报业务流程(系统)研究》,分别获1998年度、2001年度山东省科技进步三等奖。省气象局完成的《山东省天气预报逐级指导及Internet等技术在气象业务中的应用研究》,获2003年度山东省科技进步二等奖。
(三)专业气象预报研究
省气象科学研究所与山东省环境保护科学研究所共同完成的《山东省主要城市大气环境质量预测与污染防治对策研究》,获1991年度山东省科技进步三等奖。省气象台利用济青高速公路沿线的气象资料,分析研究灾害性天气气候特征、形成机制和预报方法;研究总结各种气象条件对高速公路交通的影响指标,建立灾害性天气对策建议库;编制灾害性天气监测警报系统软件。该研究成果《济青高速公路灾害性天气监测预警系统》,获2003年度山东省科技进步三等奖。
二、气候研究
1986—2005年,省气候中心、省气象台等业务部门和省气象科学研究所对山东气候的基本特征、山东气候变化规律及其影响、短期气候预测理论和技术方法、风能和太阳能资源开发利用等方面开展了大量研究工作。各市(地)、县(市、区)气象部门也根据业务服务工作的需要,对当地的气候特征、应用气候等进行了研究。山东省气象部门在气候科研方面取得丰硕成果,共获得中国气象局气象科技进步四等奖1项,山东省科技进步二等奖5项、三等奖8项。
(一)山东气候研究
1987年,由山东省气象局主持,北京、天津、河北、河南4个省(市)气象局参加,编写《华北平原气候》,1991年由气象出版社出版。该书全面分析和揭示了华北地区气候特征及成因,重点分析了温度、降水等气象要素和干旱、暴雨等灾害性天气的时空分布及其变化规律,为合理利用气候资源提供了依据。
1997—2000年,省气象局“九五”重点课题《山东气候研究》课题组,利用山东省115个气象台站1961—1990年的30年整编气候资料,分析了山东省气象要素的空间分布和时间变化特征,研究了山东气候特点,对山东省的气候资源进行了分析评价,并绘制《山东气候图集》。
2002—2004年,省气象局设立专项研究课题,组织编写《山东气候》,并于2005年由气象出版社出版。这是山东省出版的第一部研究山东气候的专著。该专著概述了山东的气候特点,详细叙述了各种地面气象要素的时空分布特征,评价了山东气候资源并进行了区划;分析了山东主要气象灾害的特征、成因并提出防御对策;分析了山东大气污染、环境气象及气候生态环境特点;诊断分析了山东气候变化的特征、成因,并对到2050年的山东气候变化进行了展望。该专著还介绍了山东省级气候业务的概况。
在山东省气象灾害研究方面,省气候资料室参加《山东省主要自然灾害及减灾对策》课题中的旱涝和各种气象灾害研究。该课题成果获1994年度山东省科技进步三等奖,主要研究成果发表在地震出版社1994年出版的《山东省主要自然灾害及减灾对策》中。省气象科学研究所和省气象中心利用气象卫星、天气雷达等观测资料,完成《山东省气象灾害调查》课题研究,该成果获2004年度山东省科技进步三等奖。山东省各级气象部门的业务人员还对山东各地的干旱、洪涝、暴雨、大风、海雾、低温冷害和酷热等灾害性天气的时空分布特征、成因进行了分析研究,许多研究成果在有关科技刊物上发表。
(二)山东气候变化研究
1986—1987年,省气象台与山东大学合作,研究山东旱涝变化规律。该项研究使用济南、德州、莱阳、菏泽、临沂5个地区1470—1985年共516年的旱涝指数资料,将其划分为5个旱涝阶段;并研究了旱涝气候与太阳活动、欧亚环流型日数、环流指数之间的关系;对1987—2000年全省旱涝趋势作出预测,得出干旱少雨的第五个气候阶段在20世纪末以前继续维持的结论。
省气候中心还对济南、青岛、烟台等地近百年来的气温、降水资料进行分析研究,揭示其存在不同时段的冷、暖和干旱、洪涝变化规律,发现近百年来年平均气温和年平均最低气温都呈上升趋势。通过对1951年以后全省的气温、降水和极端气候事件进行分析研究,发现1951年以后山东气候变化的主要特征表现为增温明显和某些极端气候事件有明显增多的趋势;降水量呈阶段性变化,长期变化趋势不显著。通过对山东省城市化与气温变化关系的研究,发现城市增温趋势比乡村显著,城市热岛效应在不同季节对增温的影响也不相同。
(三)短期气候预测研究
从20世纪80年代初开始,山东省气象部门开展山东旱涝规律和灾害性天气长期预报研究。枣庄、济宁、泰安、临沂、菏泽5个市(地)气象局组成鲁南长期预报协作组,进行《鲁南旱涝与北半球500百帕高度场相关分析及其应用》课题研究。该课题研究分析了鲁南夏季降水量的气候特征和旱涝年的500百帕环流特征,利用500百帕月平均高度场的格点资料建立夏季各月降水量预报方程。该研究成果获1987年度山东省科技进步三等奖。
1985—1987年,省气象台组织开展《山东省旱涝规律和灾害性天气中长期预报研究》。该项研究分析山东省灾害性天气、候平均气温、候降水量的气候特征及北半球500百帕候平均环流的季节变化,分别从北半球500百帕候平均高度、关键区域高度场经验正交函数时间系数、500百帕候平均高度的谐波参数、车贝雪夫多项式系数、环流特征量等选取预报因子,使用逐步回归、判别分析、多层递阶、逻辑组合函数、概率集成等统计方法,研究制作春、秋季和黄河凌汛期候平均气温,夏季候降水量和麦收、秋收期连阴雨等项目的中长期预报工具。该项目获1989年度山东省科技进步二等奖,主要研究成果发表在1990年气象出版社出版的《山东中长期天气预报研究文集》中。
山东省气象科研、业务人员对短期气候预测的影响因子作了大量研究,发现山东春季降水与上一年的下半年厄尔尼诺3区的海表温度相关显著;夏季降水与厄尔尼诺现象,前期500百帕高度场,春、夏季印度洋海温异常等有较好的相关关系。省气象台完成的《太平洋地热散量与厄尼诺关系研究》《洋壳、海水、大气间的相互作用的应用研究》,分别获1992年度、1997年度山东省科技进步三等奖和二等奖。
省气象台完成的《短期气候预测人机交互业务系统》研究,研究了多种预报工具,并将其预报结果客观集成为短期气候预测结论。该研究成果获1999年度山东省科技进步三等奖。
(四)气候应用研究
济宁市气象局参加济宁市科学技术委员会组织的《南四湖资源调查及合理开发利用研究》,主要完成其中的气候资源调查和开发利用研究。该成果获1986年度山东省科技进步二等奖。
1980—1987年,省气象局组织全省70多位气象科技人员参加山东省海岸带及沿海滩涂资源综合调查工作,完成《山东省海岸带气候调查》,绘制了《山东省海岸带气候图集》,调查总结了山东省海岸带的基本气候特征,评述了海岸带的气候资源并提出合理开发利用建议。该成果获1989年度山东省科技进步三等奖。
在风能资源开发利用和风压的研究方面,1987—2000年,省气候中心先后完成《山东沿海风力发电预测》《山东风压研究》《长岛县渤海海峡诸岛风能开发利用和发展布局评估研究》等项课题研究,分别获1987年度、1993年度山东省科技进步三等奖和2000年度山东省科技进步二等奖。
自20世纪70年代中期山东沿海地区发现海水入侵后,海水入侵的速度急剧扩展,形成严重的自然灾害。省气象局参加了由莱州湾地区海水侵染综合治理办公室组织的《山东沿海区域环境与莱州湾地区海水侵染综合治理规划研究》,分析研究了造成该区域海水入侵的诸多自然因素中的气象成因。该项目获1994年度山东省科技进步二等奖。
三、农业气象研究
1986—1991年,山东省级的农业气象研究工作主要由省气象科学研究所农业气象研究室承担。1991年,山东省农业气象中心成立(挂靠在省气象科学研究所),主要开展农业气候资源利用,小麦、玉米、棉花等主要作物的高产优质综合技术研究和农业气象情报及产量预报业务系统等方面的研究。泰安农业气象试验站和各市(地)、县(市、区)气象局的农业气象业务工作者也做了大量研究工作。山东省气象部门在农业气象科研方面,共获得国家科技进步二等奖1项、三等奖1项,中国气象局气象科技进步二等奖3项、三等奖1项、四等奖2项,山东省科技进步二等奖1项、三等奖9项。
(一)农业气象综合研究
干热风是影响中国北方小麦高产稳产的主要农业气象灾害。泰安农业气象试验站、菏泽地区气象局等单位参加国家气象局组织的北方13个省(区、市)气象部门协作研究,采用田间试验和人工模拟相结合的方法,取得干热风指标机理、预报模式、防御措施等多项成果,内容系统完整,并有较大创新。该成果获1986年度国家气象局气象科技进步二等奖,1987年度国家科技进步三等奖。
华北地区农业生产常因干旱缺水致使作物减产,在农业灌溉中也存在着水资源浪费等问题。泰安农业气象试验站参加国家气象局气象科学研究院主持的《华北平原作物水分胁迫和干旱》项目研究。该项目于1983年10月至1987年9月对小麦、夏玉米进行人工控制农田水分的试验,在深入分析土壤水分变化、作物生长状况及生理生态特征和气象资料的基础上,取得作物耗水的规律和最佳耗水量、作物干旱指标和适宜水分指标、麦田水分动态分析和干旱预报、气象旱度模式的建立和华北干旱特征分析及小麦优化灌溉等系列成果。该成果获1989年度国家气象局气象科技进步二等奖,1990年度国家科技进步二等奖。
小麦雨后青枯逼熟是山东省小麦生育后期较严重的农业气象灾害。菏泽地区气象局对小麦雨后青枯逼熟原因及防御措施进行研究。该项研究分析1956—1990年的气象资料,用多种数理统计方法,研究青枯发生的关键因子和指标;用人工气候箱进行小麦青枯模拟试验,研究青枯逼熟的生理机制,验证了青枯的关键因子和指标;通过盆栽和大田试验,对多种化学制剂进行筛选,提出防御小麦青枯的措施。该成果获1998年度山东省科技进步二等奖。
在主要农作物气候资源利用方面,主要研究工作有菏泽地区气象局完成的《麦棉两作的气候分析》研究,省气象科学研究所完成的《棉花气象条件的研究》,省气候资料室完成的《城市蔬菜均衡供应栽培方式的气候适宜性论证》等。上述研究成果分别获1986年度、1987年度和1995年度山东省科技进步三等奖。省气象科学研究所在作物最优结构布局模式基础上,采用数理统计方法,对各种干旱气候年型下的农作物结构布局进行优化选择,并在部分县进行了示范。该项科研成果《山东省农业气候资源评价、开发和利用的研究》,获1995年度中国气象局气象科技进步四等奖。
省农业气象中心在麦棉两熟大面积高产优质农业气象综合技术开发、麦棉双增双扩气象条件、小麦气象条件的动力学诊断方法,以及花生品质、产量形成与气象条件关系等方面也做了大量的研究工作。
在主要病虫害发生规律与气象条件关系方面,菏泽地区气象局研究完成的《麦棉两熟制“天气-病虫害”预报决策系统》,获1996年度山东省科技进步三等奖;省农业气象中心完成《山东省棉铃虫发生的气象条件预测及对策系统研究》《山东省玉米虫害气象条件预测系统》等项目研究。
在塑料大棚蔬菜生产气象服务研究方面,省农业气象中心完成《济阳县冬暖型塑料大棚蔬菜生产气象服务系统》《大棚蔬菜气象服务系统研究与寿光示范基地建设》《山东省冬半年气象条件对日光温室瓜菜生产的影响及相关对策措施研究》等项目研究。
在土壤水分研究方面,1985—1987年,根据国家气象局业务管理部门的要求,省气象局成立山东省土壤水分研究课题组,制订《山东省土壤湿度测站合理布局方案》,用主成分分析法进行土壤水分预报。省气象局参加的《全国土壤湿度测站合理布局和若干观测方法业务试验》研究项目,获1991年度国家气象局气象科技进步三等奖。
自20世纪70年代开始,山东省东南部地区开始“南茶北引”工作。由于气候、土壤等方面的原因,茶叶的产量和品质均不及南方原产地。为改变茶叶生产的低产低效状况,临沭县气象局开展《改变气象因子对北方绿茶影响的应用研究》。该项目通过对板栗和茶树间作试验的观测研究,证明板栗和茶树间作有效降低了茶树的光照强度,稳定了林间气温和地温,增加了空气湿度,提高了北方茶叶的产量和品质,综合经济效益显著,适宜在北方茶区推广。该研究项目获2004年度山东省科技进步三等奖。
(二)农作物产量预报研究
省气象科学研究所完成《山东省冬小麦产量预报方法的研究》。该课题研究了产量预报中趋势产量的处理方法,利用特征根回归分析方法、主成分分析法作冬小麦产量预报,取得良好效果。该研究成果获1988年度山东省科技进步三等奖。省气象科学研究所在利用气象卫星遥感资料制作小麦产量预报方面,做了大量研究工作,其预报准确率均达到95%以上。
(三)遥感应用研究
1986年后,省气象科学研究所开始应用气象卫星遥感资料和遥感技术进行小麦苗情、墒情和旱涝灾情的动态监测研究。其中,《山东省小麦苗情墒情遥感动态监测应用技术研究》《应用气象卫星遥感监测山东省旱涝灾情技术的研究》分获1994年度、1997年度山东省科技进步三等奖。
(四)农业气象业务系统开发研究
1996年后,根据农业气象业务工作发展的需要,省农业气象中心先后完成山东省农田干旱程度和面积预报业务系统,山东省农业气象条件和灾害评价对策服务自动化系统,山东省级农业气象情报预报业务服务系统,山东省气象情报灾情收集处理评估系统,山东省、市、县级气象情报灾情收集上报查询系统等业务系统的开发研究并实现业务化。
四、人工影响天气研究
1987—2005年,山东省各级气象部门围绕人工增雨防雹作业技术、云水资源评估、业务技术系统建设等关键技术问题,开展科研和技术开发,先后完成科学技术部、省科学技术厅、省气象局等部门的科研课题近30项,获山东省科技进步二等奖5项、三等奖5项;获山东省计算机应用优秀成果一等奖1项、二等奖2项、三等奖1项;在国内外核心科技期刊发表科研论文100余篇。
省气象科学研究所先后参加完成“九五”国家科技攻关计划《农业气象灾害防御技术研究》项目第五专题《人工增雨农业减灾技术研究》的山东子专题、“十五”国家科技攻关计划重大项目011专题《山东省抗旱型人工增雨示范试验研究》等课题研究工作;完成科学技术部《山东省人工增雨作业技术研究》、中国气象局新技术推广项目《地市级人工影响天气业务技术系统》等科研项目。这些科研成果在业务中得到广泛的应用,同时也培养了一批业务骨干和科研人才。
1994—2005年,省气象科学研究所完成的《飞机人工降雨技术的研究》《山东省飞机人工降雨业务技术系统研究》《山东省人工防雹主要技术的研究》《山东飞机人工增雨条件和催化部位的实时决策系统》《山东省空中水资源开发利用技术研究》《山东省人工增雨作业技术研究》6项科研成果,共获得山东省科技进步二等奖3项、三等奖3项。
各市(地)气象局在云水资源开发、人工增雨作业技术、雹云的监测和识别、防雹作业技术方法等方面,也做了研究工作。德州地区气象局主持完成的《德州地区人工防雹降雨与农业生产相关关系的研究》,获1993年度山东省科技进步二等奖;潍坊市气象局完成的《人工防雹作业的组织管理、应用技术及防灾效益研究》《潍坊市云水资源开发与人工增雨作业技术研究》,分获1997年度山东省科技进步三等奖、1999年度山东省科技进步二等奖;威海市气象局完成的《威海市人工影响天气技术保障系统的研究》,获2002年度山东省科技进步三等奖。
五、大气探测研究
20世纪80年代,省气象局参加辽宁、河北、天津等省(市)气象局共同组织的黄渤海区海陆风对比试验。通过3年随船测量海面风向、风速,对海上观测资料与沿岸气象站观测资料进行统计分析,得出在不同的天气系统影响下,各海区海面风速与沿岸气象站风速的对比。《黄渤海区海陆风对比试验》成果获1988年度国家气象局气象科技进步三等奖。
20世纪90年代后,随着气象卫星接收处理系统和新一代天气雷达的建设,山东省气象部门积极开展相关的科研工作。省气象科学研究所完成的《利用卫星资料进行旱涝监测、预测及降水定量估测的研究》《山东省多普勒天气雷达建设与应用研究》,分获2000年度山东省科技进步三等奖和2005年度山东省科技进步二等奖。
2004年后,随着山东省自动地面观测站网的逐步建成,济南市气象局在2005年开发研制了自动气象站资料综合管理应用系统,实现自动站资料的及时传输、接收监控、收集分析、报文加工处理、雨量监控、温度监控等功能;2005年底,省气象局技术装备中心研制的全省新一代气象立体监测网络初步建成。该平台可24小时对自动站上报数据和设备运行情况进行实时监控,并限时进行技术指导和故障处理。
六、计算机应用研究
(一)气象通信中的应用研究
1986—2005年,山东省气象部门在气象通信领域应用计算机技术方面做了大量的研究和技术开发工作。1986年,青岛市气象局研制成APPLE-Ⅱ微机收发报系统,把无线移频接收机或有线电传线路与微机直接连接起来,具有自动收发报、整理、存盘、打印等多种报文处理功能。系统自动化程度高,是气象通信、资料处理和各种预报方法实现自动化的基础。1987年,省气象台与北京气象中心共同开发的实时气象资料库,是预报自动化系统的重要组成部分。该资料库可为预报工作提供各种实时气象数据,利用计算机进行天气分析及图像、图形显示,其资料及时存档,供整编与气候统计分析等方面使用。1989年,省气象台研发的微机自动填图系统,利用微机控制打印机填制天气图。1996年,省气象台开发了通信实时业务运行自动化监控系统,实现了电码自动翻译、报头自动生成、回执打印、全省报类汇总,以及报文、站号查询和重要信息的自动告警等功能。2002年,省气象信息网络中心开发气象报文上行传输的实时监控程序,在新一代的通信业务平台中实现对各类上行报上星传输时效的实时监控,提高了通信业务质量及工作效率。2003年,省气象信息网络中心开发新一代气象通信业务质量报表管理系统,系统实现通信业务质量统计、报表生成与传输的自动化、智能化、网络化。
(二)山东兴农网开发研究
山东兴农网是省气象局开发建设的公益性网站,主要是为了拓宽气象为农服务渠道,提高气象为农服务能力,为推进山东农业产业化、信息化服务。山东兴农网由兴农快讯、市场信息、气象兴农等8个板块组成,还可提供视频在线直播、电子邮箱等服务。省气象中心开发研制了兴农网的系统软件,《“山东兴农网”建设技术开发研究》项目获2004年度山东省科技进步二等奖。
第二节 主要科学研究
一、气象预报技术研究
1986—2005年,山东省各级从事气象预报业务的科研人员在灾害性天气预报、数值天气预报产品的解释应用、逐级指导预报、预报业务服务系统建设、专业气象预报等方面做了大量的研究和技术开发工作,共获得山东省科技进步二等奖1项、三等奖7项;在各级科技刊物上发表了大量的研究论文。
(一)灾害性天气预报研究
灾害性天气预报研究内容涉及暴雨、大风、强对流、台风、寒潮、山东地方性天气等。20世纪80年代,山东省、市(地)气象台的预报人员开展了暴雨预报专家系统的研究。省气象台完成的《人工智能-暴雨预报专家系统》、枣庄市气象局完成的《枣庄市夏季大—暴雨预报专家系统的研究》,分别获1989年度、1990年度山东省科技进步三等奖。强对流是产生冰雹、雷雨大风、短时强降水等灾害性天气的重要天气系统。省气象台完成的《山东省中尺度强对流天气短时预报方法研究》,获1992年度山东省科技进步三等奖。
(二)预报业务服务系统研究
20世纪80年代,数值天气预报的形势预报水平已经超过主观经验预报水平。山东省气象部门应用数值天气预报产品,研究建立以数值分析预报产品为基础,综合应用多种气象信息和预报技术方法的新一代预报业务流程及业务服务系统。烟台市气象局完成的《烟台市气象业务服务系统开发与应用研究》、省气象台完成的《山东省新一代天气预报业务流程(系统)研究》,分别获1998年度、2001年度山东省科技进步三等奖。省气象局完成的《山东省天气预报逐级指导及Internet等技术在气象业务中的应用研究》,获2003年度山东省科技进步二等奖。
(三)专业气象预报研究
省气象科学研究所与山东省环境保护科学研究所共同完成的《山东省主要城市大气环境质量预测与污染防治对策研究》,获1991年度山东省科技进步三等奖。省气象台利用济青高速公路沿线的气象资料,分析研究灾害性天气气候特征、形成机制和预报方法;研究总结各种气象条件对高速公路交通的影响指标,建立灾害性天气对策建议库;编制灾害性天气监测警报系统软件。该研究成果《济青高速公路灾害性天气监测预警系统》,获2003年度山东省科技进步三等奖。
二、气候研究
1986—2005年,省气候中心、省气象台等业务部门和省气象科学研究所对山东气候的基本特征、山东气候变化规律及其影响、短期气候预测理论和技术方法、风能和太阳能资源开发利用等方面开展了大量研究工作。各市(地)、县(市、区)气象部门也根据业务服务工作的需要,对当地的气候特征、应用气候等进行了研究。山东省气象部门在气候科研方面取得丰硕成果,共获得中国气象局气象科技进步四等奖1项,山东省科技进步二等奖5项、三等奖8项。
(一)山东气候研究
1987年,由山东省气象局主持,北京、天津、河北、河南4个省(市)气象局参加,编写《华北平原气候》,1991年由气象出版社出版。该书全面分析和揭示了华北地区气候特征及成因,重点分析了温度、降水等气象要素和干旱、暴雨等灾害性天气的时空分布及其变化规律,为合理利用气候资源提供了依据。
1997—2000年,省气象局“九五”重点课题《山东气候研究》课题组,利用山东省115个气象台站1961—1990年的30年整编气候资料,分析了山东省气象要素的空间分布和时间变化特征,研究了山东气候特点,对山东省的气候资源进行了分析评价,并绘制《山东气候图集》。
2002—2004年,省气象局设立专项研究课题,组织编写《山东气候》,并于2005年由气象出版社出版。这是山东省出版的第一部研究山东气候的专著。该专著概述了山东的气候特点,详细叙述了各种地面气象要素的时空分布特征,评价了山东气候资源并进行了区划;分析了山东主要气象灾害的特征、成因并提出防御对策;分析了山东大气污染、环境气象及气候生态环境特点;诊断分析了山东气候变化的特征、成因,并对到2050年的山东气候变化进行了展望。该专著还介绍了山东省级气候业务的概况。
在山东省气象灾害研究方面,省气候资料室参加《山东省主要自然灾害及减灾对策》课题中的旱涝和各种气象灾害研究。该课题成果获1994年度山东省科技进步三等奖,主要研究成果发表在地震出版社1994年出版的《山东省主要自然灾害及减灾对策》中。省气象科学研究所和省气象中心利用气象卫星、天气雷达等观测资料,完成《山东省气象灾害调查》课题研究,该成果获2004年度山东省科技进步三等奖。山东省各级气象部门的业务人员还对山东各地的干旱、洪涝、暴雨、大风、海雾、低温冷害和酷热等灾害性天气的时空分布特征、成因进行了分析研究,许多研究成果在有关科技刊物上发表。
(二)山东气候变化研究
1986—1987年,省气象台与山东大学合作,研究山东旱涝变化规律。该项研究使用济南、德州、莱阳、菏泽、临沂5个地区1470—1985年共516年的旱涝指数资料,将其划分为5个旱涝阶段;并研究了旱涝气候与太阳活动、欧亚环流型日数、环流指数之间的关系;对1987—2000年全省旱涝趋势作出预测,得出干旱少雨的第五个气候阶段在20世纪末以前继续维持的结论。
省气候中心还对济南、青岛、烟台等地近百年来的气温、降水资料进行分析研究,揭示其存在不同时段的冷、暖和干旱、洪涝变化规律,发现近百年来年平均气温和年平均最低气温都呈上升趋势。通过对1951年以后全省的气温、降水和极端气候事件进行分析研究,发现1951年以后山东气候变化的主要特征表现为增温明显和某些极端气候事件有明显增多的趋势;降水量呈阶段性变化,长期变化趋势不显著。通过对山东省城市化与气温变化关系的研究,发现城市增温趋势比乡村显著,城市热岛效应在不同季节对增温的影响也不相同。
(三)短期气候预测研究
从20世纪80年代初开始,山东省气象部门开展山东旱涝规律和灾害性天气长期预报研究。枣庄、济宁、泰安、临沂、菏泽5个市(地)气象局组成鲁南长期预报协作组,进行《鲁南旱涝与北半球500百帕高度场相关分析及其应用》课题研究。该课题研究分析了鲁南夏季降水量的气候特征和旱涝年的500百帕环流特征,利用500百帕月平均高度场的格点资料建立夏季各月降水量预报方程。该研究成果获1987年度山东省科技进步三等奖。
1985—1987年,省气象台组织开展《山东省旱涝规律和灾害性天气中长期预报研究》。该项研究分析山东省灾害性天气、候平均气温、候降水量的气候特征及北半球500百帕候平均环流的季节变化,分别从北半球500百帕候平均高度、关键区域高度场经验正交函数时间系数、500百帕候平均高度的谐波参数、车贝雪夫多项式系数、环流特征量等选取预报因子,使用逐步回归、判别分析、多层递阶、逻辑组合函数、概率集成等统计方法,研究制作春、秋季和黄河凌汛期候平均气温,夏季候降水量和麦收、秋收期连阴雨等项目的中长期预报工具。该项目获1989年度山东省科技进步二等奖,主要研究成果发表在1990年气象出版社出版的《山东中长期天气预报研究文集》中。
山东省气象科研、业务人员对短期气候预测的影响因子作了大量研究,发现山东春季降水与上一年的下半年厄尔尼诺3区的海表温度相关显著;夏季降水与厄尔尼诺现象,前期500百帕高度场,春、夏季印度洋海温异常等有较好的相关关系。省气象台完成的《太平洋地热散量与厄尼诺关系研究》《洋壳、海水、大气间的相互作用的应用研究》,分别获1992年度、1997年度山东省科技进步三等奖和二等奖。
省气象台完成的《短期气候预测人机交互业务系统》研究,研究了多种预报工具,并将其预报结果客观集成为短期气候预测结论。该研究成果获1999年度山东省科技进步三等奖。
(四)气候应用研究
济宁市气象局参加济宁市科学技术委员会组织的《南四湖资源调查及合理开发利用研究》,主要完成其中的气候资源调查和开发利用研究。该成果获1986年度山东省科技进步二等奖。
1980—1987年,省气象局组织全省70多位气象科技人员参加山东省海岸带及沿海滩涂资源综合调查工作,完成《山东省海岸带气候调查》,绘制了《山东省海岸带气候图集》,调查总结了山东省海岸带的基本气候特征,评述了海岸带的气候资源并提出合理开发利用建议。该成果获1989年度山东省科技进步三等奖。
在风能资源开发利用和风压的研究方面,1987—2000年,省气候中心先后完成《山东沿海风力发电预测》《山东风压研究》《长岛县渤海海峡诸岛风能开发利用和发展布局评估研究》等项课题研究,分别获1987年度、1993年度山东省科技进步三等奖和2000年度山东省科技进步二等奖。
自20世纪70年代中期山东沿海地区发现海水入侵后,海水入侵的速度急剧扩展,形成严重的自然灾害。省气象局参加了由莱州湾地区海水侵染综合治理办公室组织的《山东沿海区域环境与莱州湾地区海水侵染综合治理规划研究》,分析研究了造成该区域海水入侵的诸多自然因素中的气象成因。该项目获1994年度山东省科技进步二等奖。
三、农业气象研究
1986—1991年,山东省级的农业气象研究工作主要由省气象科学研究所农业气象研究室承担。1991年,山东省农业气象中心成立(挂靠在省气象科学研究所),主要开展农业气候资源利用,小麦、玉米、棉花等主要作物的高产优质综合技术研究和农业气象情报及产量预报业务系统等方面的研究。泰安农业气象试验站和各市(地)、县(市、区)气象局的农业气象业务工作者也做了大量研究工作。山东省气象部门在农业气象科研方面,共获得国家科技进步二等奖1项、三等奖1项,中国气象局气象科技进步二等奖3项、三等奖1项、四等奖2项,山东省科技进步二等奖1项、三等奖9项。
(一)农业气象综合研究
干热风是影响中国北方小麦高产稳产的主要农业气象灾害。泰安农业气象试验站、菏泽地区气象局等单位参加国家气象局组织的北方13个省(区、市)气象部门协作研究,采用田间试验和人工模拟相结合的方法,取得干热风指标机理、预报模式、防御措施等多项成果,内容系统完整,并有较大创新。该成果获1986年度国家气象局气象科技进步二等奖,1987年度国家科技进步三等奖。
华北地区农业生产常因干旱缺水致使作物减产,在农业灌溉中也存在着水资源浪费等问题。泰安农业气象试验站参加国家气象局气象科学研究院主持的《华北平原作物水分胁迫和干旱》项目研究。该项目于1983年10月至1987年9月对小麦、夏玉米进行人工控制农田水分的试验,在深入分析土壤水分变化、作物生长状况及生理生态特征和气象资料的基础上,取得作物耗水的规律和最佳耗水量、作物干旱指标和适宜水分指标、麦田水分动态分析和干旱预报、气象旱度模式的建立和华北干旱特征分析及小麦优化灌溉等系列成果。该成果获1989年度国家气象局气象科技进步二等奖,1990年度国家科技进步二等奖。
小麦雨后青枯逼熟是山东省小麦生育后期较严重的农业气象灾害。菏泽地区气象局对小麦雨后青枯逼熟原因及防御措施进行研究。该项研究分析1956—1990年的气象资料,用多种数理统计方法,研究青枯发生的关键因子和指标;用人工气候箱进行小麦青枯模拟试验,研究青枯逼熟的生理机制,验证了青枯的关键因子和指标;通过盆栽和大田试验,对多种化学制剂进行筛选,提出防御小麦青枯的措施。该成果获1998年度山东省科技进步二等奖。
在主要农作物气候资源利用方面,主要研究工作有菏泽地区气象局完成的《麦棉两作的气候分析》研究,省气象科学研究所完成的《棉花气象条件的研究》,省气候资料室完成的《城市蔬菜均衡供应栽培方式的气候适宜性论证》等。上述研究成果分别获1986年度、1987年度和1995年度山东省科技进步三等奖。省气象科学研究所在作物最优结构布局模式基础上,采用数理统计方法,对各种干旱气候年型下的农作物结构布局进行优化选择,并在部分县进行了示范。该项科研成果《山东省农业气候资源评价、开发和利用的研究》,获1995年度中国气象局气象科技进步四等奖。
省农业气象中心在麦棉两熟大面积高产优质农业气象综合技术开发、麦棉双增双扩气象条件、小麦气象条件的动力学诊断方法,以及花生品质、产量形成与气象条件关系等方面也做了大量的研究工作。
在主要病虫害发生规律与气象条件关系方面,菏泽地区气象局研究完成的《麦棉两熟制“天气-病虫害”预报决策系统》,获1996年度山东省科技进步三等奖;省农业气象中心完成《山东省棉铃虫发生的气象条件预测及对策系统研究》《山东省玉米虫害气象条件预测系统》等项目研究。
在塑料大棚蔬菜生产气象服务研究方面,省农业气象中心完成《济阳县冬暖型塑料大棚蔬菜生产气象服务系统》《大棚蔬菜气象服务系统研究与寿光示范基地建设》《山东省冬半年气象条件对日光温室瓜菜生产的影响及相关对策措施研究》等项目研究。
在土壤水分研究方面,1985—1987年,根据国家气象局业务管理部门的要求,省气象局成立山东省土壤水分研究课题组,制订《山东省土壤湿度测站合理布局方案》,用主成分分析法进行土壤水分预报。省气象局参加的《全国土壤湿度测站合理布局和若干观测方法业务试验》研究项目,获1991年度国家气象局气象科技进步三等奖。
自20世纪70年代开始,山东省东南部地区开始“南茶北引”工作。由于气候、土壤等方面的原因,茶叶的产量和品质均不及南方原产地。为改变茶叶生产的低产低效状况,临沭县气象局开展《改变气象因子对北方绿茶影响的应用研究》。该项目通过对板栗和茶树间作试验的观测研究,证明板栗和茶树间作有效降低了茶树的光照强度,稳定了林间气温和地温,增加了空气湿度,提高了北方茶叶的产量和品质,综合经济效益显著,适宜在北方茶区推广。该研究项目获2004年度山东省科技进步三等奖。
(二)农作物产量预报研究
省气象科学研究所完成《山东省冬小麦产量预报方法的研究》。该课题研究了产量预报中趋势产量的处理方法,利用特征根回归分析方法、主成分分析法作冬小麦产量预报,取得良好效果。该研究成果获1988年度山东省科技进步三等奖。省气象科学研究所在利用气象卫星遥感资料制作小麦产量预报方面,做了大量研究工作,其预报准确率均达到95%以上。
(三)遥感应用研究
1986年后,省气象科学研究所开始应用气象卫星遥感资料和遥感技术进行小麦苗情、墒情和旱涝灾情的动态监测研究。其中,《山东省小麦苗情墒情遥感动态监测应用技术研究》《应用气象卫星遥感监测山东省旱涝灾情技术的研究》分获1994年度、1997年度山东省科技进步三等奖。
(四)农业气象业务系统开发研究
1996年后,根据农业气象业务工作发展的需要,省农业气象中心先后完成山东省农田干旱程度和面积预报业务系统,山东省农业气象条件和灾害评价对策服务自动化系统,山东省级农业气象情报预报业务服务系统,山东省气象情报灾情收集处理评估系统,山东省、市、县级气象情报灾情收集上报查询系统等业务系统的开发研究并实现业务化。
四、人工影响天气研究
1987—2005年,山东省各级气象部门围绕人工增雨防雹作业技术、云水资源评估、业务技术系统建设等关键技术问题,开展科研和技术开发,先后完成科学技术部、省科学技术厅、省气象局等部门的科研课题近30项,获山东省科技进步二等奖5项、三等奖5项;获山东省计算机应用优秀成果一等奖1项、二等奖2项、三等奖1项;在国内外核心科技期刊发表科研论文100余篇。
省气象科学研究所先后参加完成“九五”国家科技攻关计划《农业气象灾害防御技术研究》项目第五专题《人工增雨农业减灾技术研究》的山东子专题、“十五”国家科技攻关计划重大项目011专题《山东省抗旱型人工增雨示范试验研究》等课题研究工作;完成科学技术部《山东省人工增雨作业技术研究》、中国气象局新技术推广项目《地市级人工影响天气业务技术系统》等科研项目。这些科研成果在业务中得到广泛的应用,同时也培养了一批业务骨干和科研人才。
1994—2005年,省气象科学研究所完成的《飞机人工降雨技术的研究》《山东省飞机人工降雨业务技术系统研究》《山东省人工防雹主要技术的研究》《山东飞机人工增雨条件和催化部位的实时决策系统》《山东省空中水资源开发利用技术研究》《山东省人工增雨作业技术研究》6项科研成果,共获得山东省科技进步二等奖3项、三等奖3项。
各市(地)气象局在云水资源开发、人工增雨作业技术、雹云的监测和识别、防雹作业技术方法等方面,也做了研究工作。德州地区气象局主持完成的《德州地区人工防雹降雨与农业生产相关关系的研究》,获1993年度山东省科技进步二等奖;潍坊市气象局完成的《人工防雹作业的组织管理、应用技术及防灾效益研究》《潍坊市云水资源开发与人工增雨作业技术研究》,分获1997年度山东省科技进步三等奖、1999年度山东省科技进步二等奖;威海市气象局完成的《威海市人工影响天气技术保障系统的研究》,获2002年度山东省科技进步三等奖。
五、大气探测研究
20世纪80年代,省气象局参加辽宁、河北、天津等省(市)气象局共同组织的黄渤海区海陆风对比试验。通过3年随船测量海面风向、风速,对海上观测资料与沿岸气象站观测资料进行统计分析,得出在不同的天气系统影响下,各海区海面风速与沿岸气象站风速的对比。《黄渤海区海陆风对比试验》成果获1988年度国家气象局气象科技进步三等奖。
20世纪90年代后,随着气象卫星接收处理系统和新一代天气雷达的建设,山东省气象部门积极开展相关的科研工作。省气象科学研究所完成的《利用卫星资料进行旱涝监测、预测及降水定量估测的研究》《山东省多普勒天气雷达建设与应用研究》,分获2000年度山东省科技进步三等奖和2005年度山东省科技进步二等奖。
2004年后,随着山东省自动地面观测站网的逐步建成,济南市气象局在2005年开发研制了自动气象站资料综合管理应用系统,实现自动站资料的及时传输、接收监控、收集分析、报文加工处理、雨量监控、温度监控等功能;2005年底,省气象局技术装备中心研制的全省新一代气象立体监测网络初步建成。该平台可24小时对自动站上报数据和设备运行情况进行实时监控,并限时进行技术指导和故障处理。
六、计算机应用研究
(一)气象通信中的应用研究
1986—2005年,山东省气象部门在气象通信领域应用计算机技术方面做了大量的研究和技术开发工作。1986年,青岛市气象局研制成APPLE-Ⅱ微机收发报系统,把无线移频接收机或有线电传线路与微机直接连接起来,具有自动收发报、整理、存盘、打印等多种报文处理功能。系统自动化程度高,是气象通信、资料处理和各种预报方法实现自动化的基础。1987年,省气象台与北京气象中心共同开发的实时气象资料库,是预报自动化系统的重要组成部分。该资料库可为预报工作提供各种实时气象数据,利用计算机进行天气分析及图像、图形显示,其资料及时存档,供整编与气候统计分析等方面使用。1989年,省气象台研发的微机自动填图系统,利用微机控制打印机填制天气图。1996年,省气象台开发了通信实时业务运行自动化监控系统,实现了电码自动翻译、报头自动生成、回执打印、全省报类汇总,以及报文、站号查询和重要信息的自动告警等功能。2002年,省气象信息网络中心开发气象报文上行传输的实时监控程序,在新一代的通信业务平台中实现对各类上行报上星传输时效的实时监控,提高了通信业务质量及工作效率。2003年,省气象信息网络中心开发新一代气象通信业务质量报表管理系统,系统实现通信业务质量统计、报表生成与传输的自动化、智能化、网络化。
(二)山东兴农网开发研究
山东兴农网是省气象局开发建设的公益性网站,主要是为了拓宽气象为农服务渠道,提高气象为农服务能力,为推进山东农业产业化、信息化服务。山东兴农网由兴农快讯、市场信息、气象兴农等8个板块组成,还可提供视频在线直播、电子邮箱等服务。省气象中心开发研制了兴农网的系统软件,《“山东兴农网”建设技术开发研究》项目获2004年度山东省科技进步二等奖。