气象科研项目的选题及申报技巧(陈正洪)---案例分析
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全省科研项目管理培训班课件
主
要
内
容
一、从森林火险研究到城市火险国标制订（五把火） 二、从城市环境气象指数到医疗气象等级预报 三、从太阳能光伏发电预报到风电功率预报 四、从电力负荷气象分析到城市供暖节能预报 五、从关注气候变化的大学生到区域气候变化牵头人
六、从枇杷花果冻害研究到山区林木物候分析，
再到樱花花期、烟草风险与气候变暖的关系 七、从城市热岛到城市暴雨强度公式修订
1947-1956 1957-1966 1967-1976 1977-1986 1987-1996 19972000*
3.21 3.20 3.18 3.9 3.6 3.6
3.25 3.24 4.4 3.31 3.20 3.17
*仅4年。
表4 武汉大学日本樱花始花期与前期气温的相关系数（1947-2000）
太阳能预报立项背景
2009年12月，矫梅燕副局长在武汉视察时，华中科大段 教授提出希望合作开展光伏发电预报研究，矫局长责成 湖北省局开展前期工作，并提出了总体要求：面向全国、 面向前沿、面向应用。
2010年3月，矫局长听取了湖北省气象局编写的可行性 研究报告，提出了具体要求：找准关键问题，开展联合
120 100 80
平均气温(0.1℃)
冬季:y = 0.3101x + 40.323 R 2 = 0.2432
2月:y = 0.4324x + 43.912 R 2 = 0.1364
60 40 20
2月平均气温
0
冬季平均气温
-20 1947 1952 1957 1962 1967 1972 1977 1982 1987 线性 1992 (2月平均气 1997
温) 线性 (冬季平均气 温) 线性 (2月平均气 温)
2月份则是平均气温每升高1℃，日序数将减少1.66，开花提前 1.66天，当平均气温超过7.2℃，开花期将加快提前；当平均气 温低于2℃，开花期将大大延迟。
研究，尽快开展太阳能光伏发电气象预报服务。
初步构建了光伏发电预报技术框架： 关键技术:提出了光伏发电功率预报的两种主要方法及
实现途径，深入研究了原理预报法涉及的气象模型，实
现了短期和超短期预报。
（框内为原理预报法，框外围动力统计法）
光伏发电功率预报系统物理框架
2）专业气象服务系统推广：
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
供热-气象关系模式
• 利用试验数据，根据热平衡方程推算出热指标与室外气温的非线性 关系图（室内气温18 ℃）：
原理论值
热指标（瓦/平方米）
实际运行值
试验值
70 60 50 40 30 20 10 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 气温（摄氏度）
太阳能预报： 牵头开发了气象部门的光伏发电预报系统V1.0、V2.0， 系统功能满足国家电网公司要求； 编写教材，举办3次全国培训班，系统推广到全国10 省区17个光伏电站。
成果由预报与网络司发文推广
V1.0
---------
V2.0
“光伏发电功率预测预报系统V2.0”全国用户分布
向中国局领导汇报光伏发电预报试点及湖北光伏电站建设情况 应邀给中国局机关报告会报告、国家发改委光伏培训班上课
成果奖励
奖励 晋升职称
人才培养 取得学位 培训班 培训推广 系统推广 技术方法 方法标准 标准
• 气候异常对能源需求、交通发展和重大工程建设
影响的评估方法和模型研究（九五攻关项目） • 大城市气象服务关键技术研究及试验示范研究 • 华中电网短期（日）负荷气象预测模型
• 建立北京冬季气象供热节能模式（北京市科技项
上年 时间 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月
当年 冬季a 2月 3月
相关 系数
-0.02
-0.02
0.00
-0.11
0.05
-0.17
-0.27*
-0.52***
-0.27*
-0.50***
a上年12月-当年2月。*、***表示分别通过0.05、0.001的信度检验。
冬季、2月平均气温呈现明显增加趋势，尤其是2月平均气温进入 1990年代以后明显加速，冬季每十年升高0.27℃，2月每十年升 高0.33℃，不过从54年来看冬季平均气温升温更显著。
2013年继续积极推动《湖北省风能资源与风电信息管理系统》 建设，组织开发完成了系统演示版，已获省发改委备案，通 过该羡慕建设将极大促进气象部门参与风电的统筹管理。
“太阳能预报技术研究”主要成果一览
类别 项目
软件系统 系统平台 实验平台 发表论文 论文论著
项数
3项 3套 （个） 53篇
备注
均获软件著作权登记 太阳能光伏发电试验平台（固定1套、移动1套），光伏发 电功率预测预报南方实验基地 其中核心及以上35篇，SCI、EI10篇
2007年：IPCC第四次科学评估报告
第一工作组AR4，巴黎，2月
第二工作组AR4，布鲁塞尔，4月
第三工作组，曼谷，5月
• • • •
• • • • •
《枇杷冻害的研究》（学位论文） 亚热带东部丘陵山区林木物候的观测分析 武汉大学樱花开花期变化特征及与气候变化的关系 气象条件对北京旅游观赏植物空间分布及观赏期影 响机理研究（北京市自然科学基金） 行标《水稻低温冷害等级》 行标《柑桔冻害等级》 地标《冷冬等级》 湖北省烟草气象服务指标及区划研究 气候变化背景下鄂西烟草种植气象风险评估研究
资料
• 观测样本：武汉大学老斋舍（现樱园）1939年栽植的28 棵日本樱花树，树体曾在3次更新。 • 观测时间：1947-2008年共62年，从未中断。每年3-4月 间进行观测。 • 观测项目：始花期、落花期。始花期标准为每株树有3-5 朵花开放，落花期标准为每株树花落70%-80%。 • 观测人：武汉大学生物学教授肖翊华，其妻子刘文芳、女 儿肖玫以及陈权龙老师也参加了部分时间的记录，后3人 均为同校教师。 • 气象资料：武汉市气象站同期逐月平均气温。
森林火险的长期预报法
严重火灾的中期预报法
森林火险的短期预报法
湖北省林火气候综合区划研究
• 湖北地形地貌多样，林地集中在山区，调 查研究发现，火灾区域差异明显； • 湖北地处气候过渡带，可部分从气候上找 原因，提出本课题。 • 最后提出综合区划。
神农架林火气象特征
• 神农架是国际教科文组织命名的人与生物 圈保护区，动植物宝库，加上野人的传说 ，一旦发生火灾，影响极大。 • 神农架是华中屋脊，最高3000多米，立体 气候明显，火灾特点与中低海拔的丘陵山 区林火明显不同，主要是： • 时间变化，空间变化（高度差异）
目，中国局二等奖）
研究表明：气候变化将增加我省电力供应的压力
日负荷
Lpd 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 -0.05 -0.1 -2 0
华中各省气象负荷（Lpd）与气温的关系
湖北 河南 湖南 江西
华 中 平各 均省 气气 温象 关负 系荷 与 日
日平均气温
2
4
6
百度文库
湖北省城市火险气象预报方法研究
• • • • 类比法，文献也支持； 取得多地市历次火灾资料； 重点分析火灾气候特征及影响因子； 分析城市火灾与森林火灾对比分析，包括 季节、相关程度、影响因子差异； • 在此基础上，提出国家标准制订； • 标准尽量简化
国家标准《城市火险气象等级》制订
• 林业标准《森林火险天气等级 》（1995） • 类比法，提出国家标准制订， 要求： • 标准尽量简化 • 因子选取合理、数量适中 • 指标0-100，等级划分5级。
54年平均武汉地区日本樱花平均始花期的日序数是78.5，对应日期平 年是3月19～20日，闰年为3月18～19日。
表1 武汉大学日本樱花始花期基本特征的逐年代差异与变化（1947-2000）
年间 最早的始花期 （月.日） 最晚的始花期 （月.日） 平均始花 期日 序数 81.8 80.7 82.4 77.4 72.8 71.8 平均始花期 始花期日序数 （月.日） 均方差 （天） 3.21±1 3.20±1 3.22±1 3.18±1 3.13±1 3.12±1 1.3 1.6 4.6 8.1 4.8 5.4
湖北省森林火险等级标准及 森林火险预报系统的研究
• 87大兴安岭火灾后，南方山地林区火险预 报成为选题目标； • 联合林业部门，共同编制申报书，明确重 点任务：取得数据，因子诊断分析，建立 预报方程，等级标准、指标，预报系统， 应用； • 报省科委，省森林防火办出具证明，很快 立项，而且是重点项目。
• • • • • • • •
太阳能预报技术研究（行业专项，主持） 固定式光伏阵列最佳倾角研究 太阳能光伏发电预报系统和服务试点建设 风功率预测系统开发及市场推广合作协议 太阳能光伏发电预报系统优化与应用 行标重点项目《太阳能光伏发电功率预报方法》 地标《太阳能光伏发电功率预报规程》 太阳能光伏资源精细化评估技术研究（行业专项 ，专题主持）
八、重大工程气象服务关键技术
坚持两条主线：
应用气象与气候论证：善于与外部门打交道，先后开展过农林烟、火灾 、环境、医疗、地质灾害、工程、电力气象，风能太阳能 气候与气候变化：山区气候、城市气候、气候变化、气候影响评价 且能做到两者相互融合。
• 湖北省森林火险等级标准及森林火险预报系统的研究 （1989，国内领先，省科技进步二等奖，排1） • 湖北省林火气候综合区划研究 （1991，省区划优秀科技成果二等奖） • 神农架林火气象特征（1993，中国局） • -----------------------------------------------------------------------------• 湖北省城市火险气象预报方法研究（1994，省局） • 国家标准《城市火险气象等级》制订（2002，国标委） • 国家标准《城市火险气象等级》修订（2013，国标委）
出版论著
成果
2本
1项 3项 18人 12人 3次 17套 1项 2项 成果“太阳能光伏发电预报方法”国内领先 中国气象局和湖北省气象局创新工作奖各1项 湖北省气象科技研究开发二等奖1项 3人晋升为研究员，10人晋升为高工或副教授,5人晋升中 级职称 4名博士、8名硕士取得学位 武汉召开2次、宁夏召开1次 详见系统推广情况表 太阳能光伏发电预报方法 气象行业标准1项（报批）、湖北省地方标准1项（已发布）
始花期提前，每10年提前2.17天，中后期振幅加大。
95 90
日本樱花始花期日序数(天)
y = -0.2171x + 84.452 R2 = 0.3195
85 80 75 70 65 60 1947 1952 1957 1962 1967 1972 1977 1982 1987 1992 1997
-1℃左侧，实际供热量高于应提供的合理值，且气温越高，浪费越大； -1℃右侧，气温偏低时，供热量又略显不足，会造成不良的社会影响。
北京城市集中供热节能气象预报系统的研制
该系统包括：
数据库
实时资料显示 预报等功能。
系统主界面
自动站气温显示
• • • • • • • • • •
长江上游历代枯水和洪水石刻题记年表的建立 （国家气候中心开发实验室项目） 近几十年来华中地区气候变化与异常观测事实研究 （九五国家科技攻关项目） 湖北省气温变化非对称性的诊断及其模型的建立 （省自然科学基金） 气候变化对城市人居环境影响评价与适应对策分析 （科技部科技平台项目） 长江流域极端降水时空分布和影响研究（气候变化专项） 长江中游2万年以来的季节分辨气候记录：季风、ENSO和 太阳变化（国家基金重点项目） • 华中地区近50年暴雨气候事件的变化趋势研究 • （气候变化专项） • 武汉区域百年气温标准序列的研究
• • • • •
• • • • •
城市环境气象预报系统开发 武汉市常见疾病气象预报方法研究（国际先进） 武汉市高温中暑气象等级预报研究（国内领先） 医疗气象指数开发研究 气象因素与儿童哮喘辨证论治的相关性研究（国 内领先，武汉市科技进步三等奖） 中国各地“非典”流行与气象关系的比较研究 环境与生活气象指数的引进与本地化 高温热浪对人体健康的影响评估方法研究 地标《高温中暑气象等级》 极端天气对城市居民超额死亡率影响的定量评估 研究
主
要
内
容
一、从森林火险研究到城市火险国标制订（五把火） 二、从城市环境气象指数到医疗气象等级预报 三、从太阳能光伏发电预报到风电功率预报 四、从电力负荷气象分析到城市供暖节能预报 五、从关注气候变化的大学生到区域气候变化牵头人
六、从枇杷花果冻害研究到山区林木物候分析，
再到樱花花期、烟草风险与气候变暖的关系 七、从城市热岛到城市暴雨强度公式修订
1947-1956 1957-1966 1967-1976 1977-1986 1987-1996 19972000*
3.21 3.20 3.18 3.9 3.6 3.6
3.25 3.24 4.4 3.31 3.20 3.17
*仅4年。
表4 武汉大学日本樱花始花期与前期气温的相关系数（1947-2000）
太阳能预报立项背景
2009年12月，矫梅燕副局长在武汉视察时，华中科大段 教授提出希望合作开展光伏发电预报研究，矫局长责成 湖北省局开展前期工作，并提出了总体要求：面向全国、 面向前沿、面向应用。
2010年3月，矫局长听取了湖北省气象局编写的可行性 研究报告，提出了具体要求：找准关键问题，开展联合
120 100 80
平均气温(0.1℃)
冬季:y = 0.3101x + 40.323 R 2 = 0.2432
2月:y = 0.4324x + 43.912 R 2 = 0.1364
60 40 20
2月平均气温
0
冬季平均气温
-20 1947 1952 1957 1962 1967 1972 1977 1982 1987 线性 1992 (2月平均气 1997
温) 线性 (冬季平均气 温) 线性 (2月平均气 温)
2月份则是平均气温每升高1℃，日序数将减少1.66，开花提前 1.66天，当平均气温超过7.2℃，开花期将加快提前；当平均气 温低于2℃，开花期将大大延迟。
研究，尽快开展太阳能光伏发电气象预报服务。
初步构建了光伏发电预报技术框架： 关键技术:提出了光伏发电功率预报的两种主要方法及
实现途径，深入研究了原理预报法涉及的气象模型，实
现了短期和超短期预报。
（框内为原理预报法，框外围动力统计法）
光伏发电功率预报系统物理框架
2）专业气象服务系统推广：
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
供热-气象关系模式
• 利用试验数据，根据热平衡方程推算出热指标与室外气温的非线性 关系图（室内气温18 ℃）：
原理论值
热指标（瓦/平方米）
实际运行值
试验值
70 60 50 40 30 20 10 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 气温（摄氏度）
太阳能预报： 牵头开发了气象部门的光伏发电预报系统V1.0、V2.0， 系统功能满足国家电网公司要求； 编写教材，举办3次全国培训班，系统推广到全国10 省区17个光伏电站。
成果由预报与网络司发文推广
V1.0
---------
V2.0
“光伏发电功率预测预报系统V2.0”全国用户分布
向中国局领导汇报光伏发电预报试点及湖北光伏电站建设情况 应邀给中国局机关报告会报告、国家发改委光伏培训班上课
成果奖励
奖励 晋升职称
人才培养 取得学位 培训班 培训推广 系统推广 技术方法 方法标准 标准
• 气候异常对能源需求、交通发展和重大工程建设
影响的评估方法和模型研究（九五攻关项目） • 大城市气象服务关键技术研究及试验示范研究 • 华中电网短期（日）负荷气象预测模型
• 建立北京冬季气象供热节能模式（北京市科技项
上年 时间 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月
当年 冬季a 2月 3月
相关 系数
-0.02
-0.02
0.00
-0.11
0.05
-0.17
-0.27*
-0.52***
-0.27*
-0.50***
a上年12月-当年2月。*、***表示分别通过0.05、0.001的信度检验。
冬季、2月平均气温呈现明显增加趋势，尤其是2月平均气温进入 1990年代以后明显加速，冬季每十年升高0.27℃，2月每十年升 高0.33℃，不过从54年来看冬季平均气温升温更显著。
2013年继续积极推动《湖北省风能资源与风电信息管理系统》 建设，组织开发完成了系统演示版，已获省发改委备案，通 过该羡慕建设将极大促进气象部门参与风电的统筹管理。
“太阳能预报技术研究”主要成果一览
类别 项目
软件系统 系统平台 实验平台 发表论文 论文论著
项数
3项 3套 （个） 53篇
备注
均获软件著作权登记 太阳能光伏发电试验平台（固定1套、移动1套），光伏发 电功率预测预报南方实验基地 其中核心及以上35篇，SCI、EI10篇
2007年：IPCC第四次科学评估报告
第一工作组AR4，巴黎，2月
第二工作组AR4，布鲁塞尔，4月
第三工作组，曼谷，5月
• • • •
• • • • •
《枇杷冻害的研究》（学位论文） 亚热带东部丘陵山区林木物候的观测分析 武汉大学樱花开花期变化特征及与气候变化的关系 气象条件对北京旅游观赏植物空间分布及观赏期影 响机理研究（北京市自然科学基金） 行标《水稻低温冷害等级》 行标《柑桔冻害等级》 地标《冷冬等级》 湖北省烟草气象服务指标及区划研究 气候变化背景下鄂西烟草种植气象风险评估研究
资料
• 观测样本：武汉大学老斋舍（现樱园）1939年栽植的28 棵日本樱花树，树体曾在3次更新。 • 观测时间：1947-2008年共62年，从未中断。每年3-4月 间进行观测。 • 观测项目：始花期、落花期。始花期标准为每株树有3-5 朵花开放，落花期标准为每株树花落70%-80%。 • 观测人：武汉大学生物学教授肖翊华，其妻子刘文芳、女 儿肖玫以及陈权龙老师也参加了部分时间的记录，后3人 均为同校教师。 • 气象资料：武汉市气象站同期逐月平均气温。
森林火险的长期预报法
严重火灾的中期预报法
森林火险的短期预报法
湖北省林火气候综合区划研究
• 湖北地形地貌多样，林地集中在山区，调 查研究发现，火灾区域差异明显； • 湖北地处气候过渡带，可部分从气候上找 原因，提出本课题。 • 最后提出综合区划。
神农架林火气象特征
• 神农架是国际教科文组织命名的人与生物 圈保护区，动植物宝库，加上野人的传说 ，一旦发生火灾，影响极大。 • 神农架是华中屋脊，最高3000多米，立体 气候明显，火灾特点与中低海拔的丘陵山 区林火明显不同，主要是： • 时间变化，空间变化（高度差异）
目，中国局二等奖）
研究表明：气候变化将增加我省电力供应的压力
日负荷
Lpd 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 -0.05 -0.1 -2 0
华中各省气象负荷（Lpd）与气温的关系
湖北 河南 湖南 江西
华 中 平各 均省 气气 温象 关负 系荷 与 日
日平均气温
2
4
6
百度文库
湖北省城市火险气象预报方法研究
• • • • 类比法，文献也支持； 取得多地市历次火灾资料； 重点分析火灾气候特征及影响因子； 分析城市火灾与森林火灾对比分析，包括 季节、相关程度、影响因子差异； • 在此基础上，提出国家标准制订； • 标准尽量简化
国家标准《城市火险气象等级》制订
• 林业标准《森林火险天气等级 》（1995） • 类比法，提出国家标准制订， 要求： • 标准尽量简化 • 因子选取合理、数量适中 • 指标0-100，等级划分5级。
54年平均武汉地区日本樱花平均始花期的日序数是78.5，对应日期平 年是3月19～20日，闰年为3月18～19日。
表1 武汉大学日本樱花始花期基本特征的逐年代差异与变化（1947-2000）
年间 最早的始花期 （月.日） 最晚的始花期 （月.日） 平均始花 期日 序数 81.8 80.7 82.4 77.4 72.8 71.8 平均始花期 始花期日序数 （月.日） 均方差 （天） 3.21±1 3.20±1 3.22±1 3.18±1 3.13±1 3.12±1 1.3 1.6 4.6 8.1 4.8 5.4
湖北省森林火险等级标准及 森林火险预报系统的研究
• 87大兴安岭火灾后，南方山地林区火险预 报成为选题目标； • 联合林业部门，共同编制申报书，明确重 点任务：取得数据，因子诊断分析，建立 预报方程，等级标准、指标，预报系统， 应用； • 报省科委，省森林防火办出具证明，很快 立项，而且是重点项目。
• • • • • • • •
太阳能预报技术研究（行业专项，主持） 固定式光伏阵列最佳倾角研究 太阳能光伏发电预报系统和服务试点建设 风功率预测系统开发及市场推广合作协议 太阳能光伏发电预报系统优化与应用 行标重点项目《太阳能光伏发电功率预报方法》 地标《太阳能光伏发电功率预报规程》 太阳能光伏资源精细化评估技术研究（行业专项 ，专题主持）
八、重大工程气象服务关键技术
坚持两条主线：
应用气象与气候论证：善于与外部门打交道，先后开展过农林烟、火灾 、环境、医疗、地质灾害、工程、电力气象，风能太阳能 气候与气候变化：山区气候、城市气候、气候变化、气候影响评价 且能做到两者相互融合。
• 湖北省森林火险等级标准及森林火险预报系统的研究 （1989，国内领先，省科技进步二等奖，排1） • 湖北省林火气候综合区划研究 （1991，省区划优秀科技成果二等奖） • 神农架林火气象特征（1993，中国局） • -----------------------------------------------------------------------------• 湖北省城市火险气象预报方法研究（1994，省局） • 国家标准《城市火险气象等级》制订（2002，国标委） • 国家标准《城市火险气象等级》修订（2013，国标委）
出版论著
成果
2本
1项 3项 18人 12人 3次 17套 1项 2项 成果“太阳能光伏发电预报方法”国内领先 中国气象局和湖北省气象局创新工作奖各1项 湖北省气象科技研究开发二等奖1项 3人晋升为研究员，10人晋升为高工或副教授,5人晋升中 级职称 4名博士、8名硕士取得学位 武汉召开2次、宁夏召开1次 详见系统推广情况表 太阳能光伏发电预报方法 气象行业标准1项（报批）、湖北省地方标准1项（已发布）
始花期提前，每10年提前2.17天，中后期振幅加大。
95 90
日本樱花始花期日序数(天)
y = -0.2171x + 84.452 R2 = 0.3195
85 80 75 70 65 60 1947 1952 1957 1962 1967 1972 1977 1982 1987 1992 1997
-1℃左侧，实际供热量高于应提供的合理值，且气温越高，浪费越大； -1℃右侧，气温偏低时，供热量又略显不足，会造成不良的社会影响。
北京城市集中供热节能气象预报系统的研制
该系统包括：
数据库
实时资料显示 预报等功能。
系统主界面
自动站气温显示
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长江上游历代枯水和洪水石刻题记年表的建立 （国家气候中心开发实验室项目） 近几十年来华中地区气候变化与异常观测事实研究 （九五国家科技攻关项目） 湖北省气温变化非对称性的诊断及其模型的建立 （省自然科学基金） 气候变化对城市人居环境影响评价与适应对策分析 （科技部科技平台项目） 长江流域极端降水时空分布和影响研究（气候变化专项） 长江中游2万年以来的季节分辨气候记录：季风、ENSO和 太阳变化（国家基金重点项目） • 华中地区近50年暴雨气候事件的变化趋势研究 • （气候变化专项） • 武汉区域百年气温标准序列的研究
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