生态文明建设气象保障标准体系研究

2023-02-04钱拴崔晓军姜月清杨霏云

中国标准化 2023年5期

钱拴崔晓军姜月清杨霏云

摘要：生态文明建设气象保障标准化是提升生态文明建设气象保障工作质量和水平的重要手段，是强化生态文明建设气象支撑的有效途径，然而我国尚未建立生态文明建设气象保障标准体系。本文通过总结梳理生态文明建设气象保障现状，分析了生态文明建设气象保障标准化存在的不足；根据标准体系构建原则，以《气象高质量发展纲要（2022—2035年）》中的有关内容为基础，整合近年关于生态文明建设气象保障服务的相关政策文件，构建由基础通用标准、生态气象观测、生态气象监测、生态气象评价、生态气象预报预警、生态气候区划和资源利用、气候和气候变化生态影响评估、生态保护修复工程气象保障、绿色低碳发展气象保障等12个子体系构成的生态文明建设气象保障标准体系；分析了各子体系标准现状并指出了未来发展方向，以期为充分发挥标准化在生态文明建设中的支撑和引领作用提供思路。

关键词：生态文明建设，气象保障，生态气象，标准化，标准体系

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.05.005

党中央、国务院历来高度重视生态文明建设，特别是党的十八大以来，党中央把生态文明建设纳入我国“五位一体”总体布局[1]。近年来国家层面对生态文明建设标准化的重视程度也在不断提高。2018年6月，国家标准化管理委员会发布了《生态文明建设标准体系发展行动指南（2018—2020年）》，提出了包括空间布局、生态经济、生态环境、生态文化4个标准子体系的生态文明建设标准体系框架，以及13个方面的标准研制重点[2]。蔡文博等根据生态文明高质量发展建设的战略需求、生态文明建设標准体系的理论和实践进展，对照《生态文明建设标准体系发展行动指南（2018—2020 年）》，研究提出了生态文明建设标准体系框架和内容的调整优化建议[3]。2021年10月，中共中央、国务院印发的《国家标准化发展纲要》提出要“持续优化生态系统建设和保护标准。不断完善生态环境质量和生态环境风险管控标准，持续改善生态环境质量”[4]，进一步丰富了生态文明建设标准体系建设内容。

气象部门作为生态文明建设的重要参与者，在生态文明建设总体布局中起基础性科技保障作用，中国气象局高度重视生态文明建设气象服务保障工作，紧紧围绕国家生态文明建设战略布局，不断强化顶层设计和服务能力建设，生态文明建设气象保障能力不断提升，取得了明显成效[5]。但生态文明建设气象保障标准化发展缓慢，尚未建立生态文明建设气象保障标准体系。本文总结梳理了生态文明建设气象保障现状，分析了生态文明建设气象保障标准化存在的不足，提出了生态文明建设气象保障标准体系框架，以期为充分发挥标准化在生态文明建设中的支撑和引领作用提供思路，为碳达峰、碳中和和美丽中国等目标的实现贡献气象智慧。

1 生态文明建设气象保障现状

1.1 生态文明建设气象保障业务发展现状

党的十九大以来，中国气象局的生态文明建设气象保障工作取得新进展。

一是顶层设计不断强化。生态气象保障工作被列入《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划（2021—2035年）》和《生态保护和修复支撑体系重大工程建设规划（2021—2035年）》；先后出台了《加强生态文明建设气象保障服务工作的意见》《生态气象业务服务能力建设实施方案（2020—2022年）》《“十四五”生态气象服务保障规划》；编制了《气候变化监测评估和生态气象保障工程可行性研究报告》，谋划推进生态气象保障重点工程立项实施。此外，还重点加强了黄河流域、长三角、秦岭、察汗淖尔等重点生态功能区和生态脆弱区的生态气象服务发展谋划。

二是服务能力不断提升。国家级层面初步构建了基于“云+端”的全国陆地植被生态质量监测评估系统、生态文明建设绩效考核气象贡献率评价系统；建立了全国和黄河流域、东北森林带、青藏高原等6个重点生态功能区空间分辨率为1 km逐旬的森林、草原生态气象数据集和卫星遥感数据集；建立了月、季、年不同尺度的陆地植被生态气象监测评估业务和固碳释氧、防风固沙、水土流失、水源涵养等生态功能气象评估能力；初步具备了未来1年逐月、季、年的生态气象预测能力；发展了植树适宜期、林业病虫害气象风险预警等科学绿化气象保障服务能力。此外，部分省级气象部门探索开展了基于生态系统机理模型的碳源碳汇气象监测评估，以及水环境污染、水生态质量等生态气象监测预报技术研究。

1.2 生态文明建设气象保障标准化现状

中国气象局不断推进生态文明建设气象保障标准化工作，在“十三五”气象标准体系中首次设立了生态气象子体系[6]。据不完全统计，截至2022年7月，制定发布的与生态文明建设相关的气象领域国家标准、行业标准有124项，占同期现行气象领域国家标准（203项）、行业标准（594项）总数量的约15.6%。这124项标准主要集中在作物的农业气象观测规范（10项）、卫星遥感监测（9项）、沙尘与沙尘暴（7项）三个方面，其他方面的标准数量均在4项之下，而与草地（草原）相关的仅3项、土地荒漠化的仅1项。由此可见，与生态文明建设气象保障相关的现行标准少而散，不能反映生态气象业务发展情况，更不能反映生态文明建设气象保障工作取得的显著成效。近年，中国气象局明显加大了生态文明建设气象保障标准研制力度。截至2022年7月，在编的与生态文明建设气象保障相关的国家标准和行业标准有25项，但仍远远满足不了经济社会对生态文明建设气象保障标准化的需要。

2 生态文明建设气象保障标准化存在的不足

生态文明建设气象保障服务点多面广，生态文明建设气象保障标准化存在如下不足。

2.1 尚未构建完整且独立的生态文明建设气象保障标准体系

虽然在“十三五”气象标准体系中设立了生态气象子体系，但生态气象没有独立的标准化技术委员会管理，标准的制修订主要由全国农业气象标准化技术委员会归口。“十四五”之初，全国农业气象标准化技术委员会构建了全国生态、农业气象标准体系，下设生态气象监测评估子体系（见图1）。这种状况不能充分反映生态文明建设气象保障服务能力提升现状，更不能适应生态文明建设“五位一体”的整体性、系统性要求，急需构建完整且独立的生态文明建设气象保障标准体系。

2.2 生态文明建设气象保障标准研究滞后，不能充分发挥标准化对生态文明建设的支撑作用

生态文明建设气象保障服务水平的提升，离不开相应标准规范的支撑，但目前生态文明建设气象保障标准研究滞后，对生态文明建设的支撑作用不够。比如，气象部门高度重视生态气象灾害预报预警工作，在沙尘、高温干旱、暴雨洪涝、大风、冰雹、低温冰冻等重大气象灾害以及衍生次生灾害对生态影响的预报预警方面取得了不小的进步，业务也相对成熟，但目前制定的标准仅有GB/T 28593—2012《沙尘暴天气预警》、GB/T 37926—2019《美丽乡村气象防灾减灾指南》等。再比如，优美天气现象、物候景观等预报对于指导生态旅游、乡村振兴有重要意义，可以助力绿水青山变为金山银山，但目前仅有QX/T 380—2017《空气负（氧）离子浓度等级》、QX/T 500—2019《避暑旅游气候适宜度评价方法》等少数几个标准，不能充分发挥标准化对生态文明建设的支撑作用。

2.3 部分生态文明建设气象保障标准修订滞后，无法满足生态文明建设对气象保障服务的新需求

在国家标准方面，部分标准超龄服役。比如国家标准GB/T 20483—2006《土地荒漠化监测方法》于2006年实施，发布时间已有16年，仍现行有效，期间未进行修订，导致土地荒漠化监测方法不能科学反映行业发展形势和荒漠化监测技术进步。

在基礎通用标准方面，部分标准修订滞后。比如2013年发布的气象行业标准QX/T 200—2013《生态气象术语》，给出了生态气象的基础术语、大气要素术语、水环境要素术语、土壤要素术语、生物要素术语、灾害要素术语，现行有效，尚未进行修订。但随着我国生态文明建设的逐步推进，尤其是党的十九大以来，党中央国务院和有关部门出台了一系列关于生态文明建设的战略部署与制度安排，特别是生态文明建设领域的指导意见和“十四五”相关规划方案等重要文件，涉及气象部门的多达25份，涵盖维护国家生态安全、生态保护和修复工程、生态保护红线监管、污染防治攻坚、科学绿化和碳达峰碳中和等领域，而这些方面的相关术语尚属空白，无法满足生态文明建设对气象保障服务的新需求，急需补充。

2.4 生态文明建设气象保障一些重点领域技术支撑不够，导致标准缺失

生态文明建设气象保障工作涉及应对气候变化、气象防灾减灾、大气环境治理、生态保护和修复等多个重点领域，但有的重点领域由于技术支撑不够，造成标准缺失。比如，生态保护和修复对气象服务需求旺盛，但目前相关的气象保障服务技术缺乏，需要研究满足不同需求的气象服务技术，如植树造林、国土绿化等适宜期预报技术，水污染治理、大气污染治理、土壤修复和污染治理气象服务技术，促进青藏高原生态屏障区、黄河重点生态区、长江重点生态区以及东北森林带、北方防沙带、南方丘陵山地带、海岸带（以下简称三区四带）等重大生态保护和修复工程的精细化气象服务保障技术，并形成标准规范，以满足精细化精准化生态保护和修复需求。

3 生态文明建设气象保障标准体系设计

根据“目标明确、全面成套、层次适当、划分清楚”的标准体系构建原则[7]，以《气象高质量发展纲要（2022—2035年）》（国发〔2022〕11号）[8]中的有关内容为基础，整合近年关于生态文明建设气象保障服务的相关政策文件，构建生态文明建设气象保障标准体系（见图2）。

其中，围绕国家生态安全、美丽中国建设等对气象服务的共性需求，推进生态气象国家标准的研制；围绕生态文明建设对气象行业的具体需求，加强生态气象监测评估、预报预警、农产品气候品质评价等方面行业标准的研制；围绕地方生态文明建设对气象服务的特殊需求，制定特色生态气象观测、生态景观和物候监测预报、优质生态产品气候评价和认证等地方标准；围绕生态气象综合观测、气候资源开发利用、生态环境保护和修复气象影响评估、生态气象要素监测预报、生态安全气象风险预警、生态景观气象预报、生态气象数据信息和用语等，制定团体标准；围绕水污染治理、大气环境治理、土壤修复治理、荒漠化治理等，制定企业标准，助力精准生态修复治理和环境改善。

3.1 基础通用标准子体系

在现有《生态气象术语》标准基础上，增加与水污染治理、大气污染治理、土壤污染治理和生态保护修复、绿色低碳发展相关的生态气象术语，补充与“山、水、林、田、湖、草、沙、城”等生态类型相关的生态气象术语，形成面向生态文明建设的较为完善的生态气象术语。另根据需要，考虑制定生态文明建设气象保障指南标准、符号标准。基础通用标准子体系框图见图3。

3.2 生态气象观测子体系

生态气象观测是指运用生态学和气象学的观测方法，对生态系统的结构和功能、气象要素与气象密切相关的生态因子进行观测并获取生态气象数据的过程。20世纪80年代，我国建立了全国农业气象观测网，开展了农作物、畜牧业气象和自然物候等观测[9-10]，为开展主要生态系统和大农业生产气象研究和服务提供了数据基础。2003年以来，气象部门陆续增加了对草原、森林、荒漠、湿地、湖泊、城市等生态系统的气象观测，2005年出版了《生态气象观测规范（试行）》[11]，下发了《生态与农业气象试验站建设试点生态气象业务试验方案》（气预函〔2005〕50号），在全国建立了7个生态和农业气象试验站。近十几年来，随着地面气象观测和农业气象观测自动化程度的提高，生态气象观测也逐渐实现了对植物观测、气象观测的自动化。但目前全国还没有形成系统的生态气象观测网，2005年版的《生态气象观测规范（试行）》[11]一直未进行修订，也没有转化为标准在气象行业或者全国推广。截至2022年7月，在编的与生态气象观测有关的国家标准只有20193402-T-416《陆地生态气象观测数据格式规范》一项，气象行业标准有QX/T-2019-42《湿地生态气象自动观测规范》和B-2022-020《森林生态气象定位观测指标体系》两项，需要从提高地球系统多圈层观测能力、观测技术和装备智能化水平出发，联合其他部门，综合建立覆盖“山、水、林、田、湖、草、沙、城”等不同生态类型的生态气象观测站网，建立体现不同生态系统特色的生态气象观测子体系（见图4）。

3.3 生态气象监测子体系

生态气象监测是指利用各种气象观测和遥感手段，对植被、水体、农田、土壤等进行监测[12]。生态气象监测主要包括影响生态环境质量的气象要素监测、气象灾害监测以及生态状况及其变化监测等。监测的方法主要有地面监测、遥感监测，遥感监测又可分为气象卫星遥感监测、高分辨率卫星监测、无人机监测、近地面摄像和拍照监测等。目前生态气象监测主要使用的是气温、降水、大风、日照等要素监测标准，另有GB/T 34814—2017《草地气象监测评价方法》、QX/T 494—2019《陆地植被气象与生态质量监测评价等级》等标准给出了部分生态气象条件指数监测方法。截至2022年7月，没有在编的与生态气象监测有关的国家标准和气象行业标准，需要建立包含生态气象影响要素监测和生态状况气象卫星遥感监测、高分辨率卫星遥感监测、近地面气象遥感监测的满足生态保护修复和绿色低碳发展的生态气象监测子体系（见图5）。

3.4 生态气象评价子体系

生态气象评价是指利用生态气象观测数据，依据生态气象指标和模型等，评估天气气候对生态系统结构和功能的影响。从评价的对象来看，生态气象评价有影响生态环境质量的气象要素影响评价、气象灾害影响评价、生态状况评价等；从评价手段来看，生态气象评价有基于气象要素的气象影响评价，有基于遥感监测的遥感评价；从使用的资料来看，生态气象评价有基于地面观测数据的评价，有基于模式计算结果的评价。目前，制定发布了有关植被生态质量和草原生态气象方面的标准，截至2022年7月在编的与生态气象评价相关的标准有QX/T-2020-28《湿地生态质量气象评价规范》、QX/T-2020-40《北方植被防风固沙生态功能气象评价等级》、B-2021-022《自然植被干旱监测评价等级》等，但是无论是生态气象评价还是监测评价，都还没有形成覆盖各种被评价对象的、利用多种手段和多种资料的评价标准。需要在现有评价标准基础上，完善生态质量气象要素影响评价、气象灾害影响评价、生态状况评价等标准，构建生态气象评价子体系（见图6）。

3.5 生态气象预报预警子体系

在现有标准基础上，加强高温干旱、暴雨洪涝、大风、冰雹、低温冰冻等重大气象灾害以及衍生次生灾害对生态影响的预报预警标准制定；研制优美天气现象和自然物候景观预报、生态服务功能气象影响预报、生态产品价值气象影响预报等技术标准，建立生态气象预报预警子体系（见图7）。

3.6 生态气候区划和资源利用子体系

气候资源是一种重要的自然资源，决定着生态系统的格局和生态状况。长期以来，人们多重视气候与农业的关系研究，如2015年出版了《中国精细化农业气候区划：方法与案例》[13]和《中国精细化农业气候区划：产品制作与发布系统》[14]，2019年出版了《中国精细化农业气候资源图集》[15]，但从生态与气候的角度进行生态气候区划和资源分析得还比较少，制定形成标准的就更少，需要进一步研究精细化生态气候资源插值算法、生态气候区划和资源开发技术，开展优质生态产品气候影響评价和认证，构建生态气候区划和资源利用子体系（见图8），提高生态气候资源利用能力。

3.7 气候和气候变化生态影响评估子体系

我国在气候变化对生态影响评估方面做了很多研究工作，有的形成了生态气象业务，成为编制《全国生态气象公报》和《生态气象决策服务报告》的重要支撑；有的研制发布了GB/T 27963—2011《人居环境气候舒适度评价》、QX/T 570—2020《气候资源评价气候宜居城镇》、QX/T 636—2022《气候资源评价气候生态环境》等气象行业标准。截至2022年7月，正在编制的国家标准有20191099-T-416《植被生态质量气候变化评价规范》和20192362-T- 416《草原生态系统退化诊断及气候适应性评价》，没有在编的相关气象行业标准，需要建立气候和气候变化对“山、水、林、田、湖、草、沙、城”等不同生态类型以及“水”“土”“气”“生”影响的定量评估模型和指标，构建气候和气候变化生态影响评估子体系（见图9），为生态文明建设应对气候变化提供支撑。

3.8 生态保护修复工程气象保障子体系

围绕植树造林种草、水污染治理、大气污染治理、土壤污染治理和修复以及“三区四带”生态保护修复等重大工程对气象保障的需求，制定精细化气象服务技术标准，形成生态保护修复工程气象保障子体系（见图10），支撑生态环境的精准保护和修复。

3.9 绿色低碳发展气象保障子体系

目前有关绿色低碳发展以及促进碳达峰、碳中和的气象标准主要集中在太阳能、风能利用和评估方面，涉及面有限，满足不了绿色低碳发展的需求，需要在太阳能、风能开发利用的基础上，加强生态系统固碳估算、优质生态产品生产、清洁能源开发利用、乡村振兴建设、城市生态宜居建设等气象服务保障标准的制定，形成促进绿色低碳高质量发展的气象保障标准子体系（见图11）。

3.10 生态气象业务平台子体系

生态气象业务平台具有处理生态气象数据、运行各种算法、形成各种图表等产品以及管理、展示、共享各种生态气象产品、算法和数据等的能力。生态气象大数据包括气象卫星、资源卫星、高分卫星等不同时空分辨率的遥感数据，地面气象观测数据、农业气象观测数据、农业部门观测数据、自然资源和生态环境部门观测数据，国家统计资料，以及土壤、土地利用、基础背景数据等；生态气象算法有针对整个地表的，有针对森林、草原、农田、荒漠等生态系统的，也有针对“水”“土”“气”“生”保护和治理的；生态气象业务平台输出的产品成百上千，支撑各种生态气象服务产品的制作。目前国家级和省级建成了生态气象业务平台，国家气象中心正在建设生态气象业务云平台，需要制定包括生态气象业务平台数据输入、算法运行、产品输出以及共享产品在内的相关标准，形成包括生态气象数据、算法、产品、定制、共享等在内的生态气象业务平台子体系（见图12）。

3.11 生态气象服务产品制作子体系

20 02年以来，气象部门在拓展生态气象服务领域过程中，通过边研究技术、边建立服务系统、边研制服务产品、边制定业务规范的方式，于2007年初步制定了北方草地生态气象监测预测业务规范、基于植被净初级生产力（NPP）的全国植被生态气象监测评价规范；2015年开始研制基于植被NPP和覆盖度的生态质量指数，经过5年的业务应用，于2019年制定了《陆地植被生态质量气象监测评价业务规范（暂行）》（气减函〔2019〕50号）和《全国生态气象公报编制发布规范（暂行）》（气减函〔2019〕88号）。但目前生态气象产品制作标准少，难以满足不同需求，需要制定面向不同用户需求的产品制作标准，如年度公报制作、不同生态系统气象监测预测产品制作、重点生态功能区生态气象专题产品制作等标准，形成生态气象服务产品制作子体系（见图13）。

3.12 生态气象科学试验和研究子体系

生态文明建设对气象服务的需求多样，需要进行精密的科学试验、精准的生态气象监测评估及预报预警、精细化的生态气象服务。如青藏高原生态屏障区立体气候明显，但目前地面气象观测和生态气象观测站点稀少，需要开展有针对性的科学试验，研究生态气象监测预报特别是干旱、土壤融冻等对生态影响的监测预报评估技术，支持开展百米至米级的生态气象监测预报评估服务，实现对青藏高原生态环境演变以及气象影响的精细化评估或预评估。但是，目前针对青藏高原生态屏障、长江流域、黄河流域重点生态区的精细化生态气象科学试验和研究不足，缺乏相应的标准支撑，需要针对生态文明建设对气象服务的具体需求，建立重点区域生態气象试验基地，开展机理性综合野外试验，在进行精密科学试验、精准研究的基础上，构建生态气象科学试验和研究子体系（见图14），支撑生态气象实现精密观测、精准预报、精细服务。

4 结语

生态文明建设离不开气象保障，未来的任务更加艰巨。气象领域将坚持绿色发展理念，把保障生态文明建设、促进绿色发展贯彻到气象发展的各方面和全过程。围绕加快建设主体功能区、推动低碳绿色循环发展、全面节约和高效利用资源、加大环境治理力度等开展工作，有序开发利用气候资源，高度重视气候安全，保障生态安全，为建设美丽中国提供坚实的气象科技保障和标准化支撑。

参考文献

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[11]中国气象局.生态气象观测规范：试行[ M ] .北京：气象出版社，2005.