創(chuàng)新的科學(xué)管理模式在國家“十五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目《中國氣象數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)創(chuàng)新研究》中的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

1、創(chuàng)新的科學(xué)管理模式在國家“十五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目中國氣象數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)創(chuàng)新研究中的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)讕讖壤創(chuàng)新的科學(xué)管理模式在國家氡豢科攀“十五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目中國氣象數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)創(chuàng)新研究中的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)古陳賢(中國氣象科學(xué)研究院,北京100081)摘要:國家”十五”科技攻關(guān)重點(diǎn)計(jì)劃項(xiàng)目中國氣象數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)創(chuàng)新研究自2001年科技部批準(zhǔn)立項(xiàng)以來,經(jīng)過四年的項(xiàng)目實(shí)施,在自主創(chuàng)新研究方面取得了突破性進(jìn)展的同時(shí),在管理模式的創(chuàng)新上也得到了諸多的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)特別是為了自主研發(fā)出中國新一代數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng),采取了集中全國數(shù)值預(yù)報(bào)領(lǐng)域骨干,專門成立研究實(shí)體,統(tǒng)一管理,集中精力進(jìn)行攻關(guān)等一系列創(chuàng)新做法,是十分有效的.一,引言國

2、家科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目自1983年開始實(shí)施以來,在科技促進(jìn)各行業(yè)發(fā)展,新興領(lǐng)域的開拓以及生態(tài)環(huán)境水平的提高等方面都取得了重大進(jìn)展,解決了一批國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中難度較大的技術(shù)問題,對我國主要產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展和結(jié)構(gòu)調(diào)整起到了重要的先導(dǎo)作用,同時(shí)造就了大批科技人才,增強(qiáng)了科研能力和技術(shù)基礎(chǔ),使我國科技工作的整體水平有了較大提高.我國數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的發(fā)展和國家科技攻關(guān)計(jì)劃的實(shí)施密不可分,從”七五,八五到九五,通過引進(jìn)消化吸收國外先進(jìn)的數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)和技術(shù),推動(dòng)了我國數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的向前發(fā)展,縮短了與先進(jìn)國家的差距.進(jìn)入二十一世紀(jì)以來,我國的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)發(fā)展帶來了前所未有的新的機(jī)遇.2001年科技部支持立項(xiàng)了

3、中國氣象數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)創(chuàng)新研究.經(jīng)過四年的項(xiàng)目實(shí)施,在自主創(chuàng)新研究方面取得了突破性進(jìn)展的同時(shí),在管理模式的創(chuàng)新上也得到了諸多的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì).中國氣象數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)創(chuàng)新研究是2001年被科技部批準(zhǔn)立項(xiàng)的國家十五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目.項(xiàng)目的目標(biāo)是在充分吸收國內(nèi)外的研究新成果和囡際發(fā)展新趨勢的基礎(chǔ)上,自主開收稿日期:2005.04.1196氣象軟科學(xué)2/2005發(fā)并建立起第一個(gè)具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代氣象數(shù)值預(yù)報(bào)模式體系-GRAPES(Gl0ba1/Regi0nalAssimilationandPrEdictionSystem,全球/區(qū)域同化預(yù)報(bào)系統(tǒng))系統(tǒng).新系統(tǒng)的建成,將提高我國數(shù)值天氣預(yù)報(bào)水平在國際上的

4、地位,保持?jǐn)?shù)值預(yù)報(bào)的持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展,為不斷提高氣象預(yù)報(bào)水平和質(zhì)量,更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速,持續(xù),穩(wěn)定發(fā)展.該項(xiàng)目在執(zhí)行過程中,不僅注重科技創(chuàng)新,而且在運(yùn)行管理模式上進(jìn)行了一系列的探索和嘗試,走出了一條全新的項(xiàng)目管理模式的成功路子.經(jīng)過四年多的實(shí)踐證明是成功的,有效的.2003年在科技部組織的項(xiàng)目專家評審委員會(huì)上,專家們對項(xiàng)目前三年的研究成果給予了高度評價(jià).二,成功的經(jīng)驗(yàn)與其它科技攻關(guān)項(xiàng)目不同,本項(xiàng)目采取的是一種有效的,適于我國數(shù)值預(yù)報(bào)研究發(fā)展特點(diǎn)的,具有創(chuàng)新性的管理與運(yùn)行機(jī)制,同時(shí)應(yīng)用于項(xiàng)目實(shí)施的各個(gè)階段,因而取得了豐碩的研究開發(fā)成果.體現(xiàn)在:l,組織成立實(shí)體,集中精力攻關(guān)是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)

5、的基礎(chǔ)為了在較短的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)發(fā)達(dá)國家在十幾年時(shí)間里所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)進(jìn)步,攻關(guān)項(xiàng)目的組織與效率是至關(guān)重要的.在項(xiàng)目實(shí)施每豢辯攀前,中國氣象局就組織了預(yù)研究,認(rèn)真分析了數(shù)值預(yù)報(bào)研究開發(fā)的特點(diǎn)與國際上的組織管理經(jīng)驗(yàn).由于數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新研究整體性很強(qiáng),不僅系統(tǒng)的各個(gè)組成部分需要有一個(gè)總體科學(xué)設(shè)計(jì),各課題之間也是密切聯(lián)系,相互滲透的,需要交互式地推進(jìn).而且研究開發(fā)過程中建立起來的各個(gè)軟件模塊必須實(shí)現(xiàn)”無縫隙對接;更為突出的是,數(shù)值預(yù)報(bào)模式,同化系統(tǒng)的研究開發(fā)的難度與工作量都很大,又不可能在短期內(nèi)形成大量科學(xué)論文,必須確保主要研究骨干,集中全部時(shí)間將關(guān)鍵的核心技術(shù)突破.因此,項(xiàng)目組認(rèn)真分析了過去一些相

6、近的研究項(xiàng)目科技上的創(chuàng)新與突破不夠的教訓(xùn),認(rèn)為研究人員精力分散,急功近利是一個(gè)重要的原因.根據(jù)以上這些情況,中國氣象局采取了果斷措施,由參加項(xiàng)目的中國氣象局所屬的四個(gè)主要科研,業(yè)務(wù)單位:中國氣象科學(xué)研究院,國家氣象中心,國家衛(wèi)星氣象中心與國家氣候中心共同組建一個(gè)數(shù)值預(yù)報(bào)研究創(chuàng)新基地,作為實(shí)施攻關(guān)項(xiàng)目的基地,擴(kuò)大與全國研究院所,大學(xué)的合作,使項(xiàng)目采取了與以往不同的組織實(shí)施模式.基地的研究人員按科技部科研體制改革的精神進(jìn)行招聘管理,其中一部分科研骨干由以項(xiàng)目專家組成員為主體的招聘委員會(huì)在以上四個(gè)單位的數(shù)值預(yù)報(bào)研究業(yè)務(wù)人員中遴選后調(diào)入基地作為固定的科研人員.同時(shí)還從全國氣象部門與合作單位的研究氣拳軟

7、科學(xué)2/20o597灝耱;人員中按研究工作的需要招聘了仝職或部分時(shí)問(不少于50%的工作時(shí)間)的客座研究人員.通過這種方式組成了30多人的項(xiàng)目研究的骨干研究隊(duì)伍.其中基地固定人員與客座各占j分之二與三分之一.基地的固定研究人員與客座人員在研究中心工作,不承擔(dān)與項(xiàng)目無關(guān)的研究并按項(xiàng)目的要求進(jìn)行考核,按對項(xiàng)目成果的貢獻(xiàn)率,上作進(jìn)度,團(tuán)隊(duì)精神作為個(gè)人業(yè)績的考核標(biāo)準(zhǔn),在一定時(shí)期內(nèi)不評定論文.這些管理措施確保了基地內(nèi)人員在項(xiàng)目實(shí)施的全過程中集中全部精力從事項(xiàng)目的研究開發(fā).為了使其成果符合項(xiàng)目整體要求,項(xiàng)目還對基地外的科學(xué)家提供研究條件,方便基地外的科學(xué)家來基地短期工作,以促進(jìn)交流,同時(shí)還規(guī)定了相應(yīng)的軟件

8、標(biāo)準(zhǔn).這些措施既擴(kuò)大了合作范圍,又保證了最終成果的整體性要求.實(shí)踐結(jié)果表明這種組織管理方式是十分有效的.基地的固定與客座科研人員完成了絕大部分核心技術(shù)研究工作,同時(shí)又充分發(fā)揮了基地外的科學(xué)家的積極性,還為建立我國高水平的數(shù)值預(yù)報(bào)持續(xù)發(fā)展能力奠定r基礎(chǔ).2,發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)精神,齊心協(xié)力攻關(guān)是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)的保證數(shù)值預(yù)報(bào)模式的研制開發(fā)是集數(shù)學(xué),物理,計(jì)算機(jī)等綜合交叉的一門學(xué)科,在技術(shù)上要求你中有我,我中有你,大家只有渾然一體,消除相互問的排異作用才有可能使研98氣采軟科學(xué)2/200.5筑襲科攀究的成果成為真正高度集成的一個(gè)完整的數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng).此外建立起我國新一代,多尺度數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)是一項(xiàng)足以令人望而生“的

9、艱巨任務(wù),曾經(jīng)被老一輩數(shù)值預(yù)報(bào)專家喻,坐牢”的艱苦工作.因此,樹立協(xié)調(diào)合作,共同發(fā)展的團(tuán)隊(duì)精神,營造協(xié)同攻關(guān),團(tuán)結(jié)奮進(jìn)的氛圍,對團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新科技的可持續(xù)性發(fā)展至關(guān)重要.目前項(xiàng)目涉及研究領(lǐng)域的4個(gè)分支,即模式框架,物理過程,資料同化和并行計(jì)算,每位科研人員在研究方向上各有側(cè)重,但大家積極開展交流與合作,共同解決科研中的難題,團(tuán)隊(duì)的整體實(shí)力得到大幅度提高.在全基地人員的共同努力下,基地形成了寬松,活躍,求真務(wù)實(shí)的學(xué)術(shù)氣氛,并一直堅(jiān)持每周的工作例會(huì)制度.每位基地科研人員都要在會(huì)上將自己周以來的工作進(jìn)行介紹,對于工作過程中出現(xiàn)的問題,項(xiàng)目組大力支持大家最大限度地發(fā)揮個(gè)人的創(chuàng)造力,勇于提出新觀點(diǎn)來解決問題,

10、使基地內(nèi)形成,人人爭創(chuàng)新”的良好氛圍,創(chuàng)新能力明顯增強(qiáng).同時(shí)在課題爭取,工作分配卜,全體成員也都表現(xiàn)出了顧大局,識大體,無私奉獻(xiàn)的良好精神風(fēng)貌.為了完成任務(wù),大家團(tuán)結(jié)協(xié)作,一絲不茍,加班加點(diǎn),忘我工作.在生活上,大家?guī)突ブ?團(tuán)結(jié)友愛,充分體現(xiàn)出大家庭的溫暖,創(chuàng)新隊(duì)伍的凝聚力進(jìn)一步增強(qiáng).3,組織切實(shí)可行的國際交流與合作是斕搟讖實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)新一代數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)的研究是國際上大氣科學(xué)研究的前沿與熱點(diǎn),研究開發(fā)難度大,并且我國這一領(lǐng)域的總體水平,研發(fā)能力與先進(jìn)國家差距較大.因此項(xiàng)目執(zhí)行中始終將充分吸收國內(nèi)外氣象科學(xué)的研究新成果作為研究建立起具有持續(xù)自主創(chuàng)新能力的多尺度氣象數(shù)值預(yù)報(bào)體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

11、,積極參與國際氣象科技合作與交流,先后與美國,英國,德國,法國,奧地利,日本,以及香港,澳門等建立了合作交流關(guān)系.通過合作交流,項(xiàng)目組直接學(xué)習(xí)吸收了國際上最新的模式研究發(fā)展成果,使得我們國家新一代數(shù)值預(yù)報(bào)模式的發(fā)展有高的起點(diǎn),同時(shí)也借鑒國際上模式發(fā)展的先進(jìn)技術(shù)路線,組織管理經(jīng)驗(yàn),從而提高研究開發(fā)的效率.實(shí)際效果證明,廣泛的,具有實(shí)際意義的國際合作對于促進(jìn)中國數(shù)值預(yù)報(bào)模式研究開發(fā)趕上國際的先進(jìn)水平具有不可替代的作用.尤其是基地與美國國家大氣研究中心(NCAR)開展新一代的中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式發(fā)展的雙邊合作研究,充分體現(xiàn)了真正意義上的合作:即成果共享,互惠互利.由于當(dāng)時(shí)所謂的國際合作一般都停留在中方

12、派人員出國學(xué)習(xí)或邀請對方專家來華講課等表面形式,未能有真正意義上的合作,所以當(dāng)初在與美方進(jìn)行合作談判時(shí),對方也對他們能從合作中得到什么利益提出質(zhì)疑,一部分美國科學(xué)家擔(dān)心這種合作也同樣是美國單糍囊耩攀方向中國提供指導(dǎo)與技術(shù)支持,對于美方能否通過合作也能得到收益有疑慮.但實(shí)際實(shí)施的結(jié)果是,不僅中國移植引進(jìn)美方的研究發(fā)展成果,中國的一部分研究開發(fā)成果也有自己的優(yōu)勢,例如項(xiàng)目中有關(guān)中尺度資料同化中對衛(wèi)星資料的直接同化,中尺度模式動(dòng)力框架中半隱式一半拉格朗日時(shí)問差分方案的使用等,都是美國還沒有進(jìn)行研究的.通過交流,美方感到中國的研究成果也有值得他們借鑒引進(jìn)的地方,因而中美的合作對雙方是互利的,合作的積極

13、性也大大地增加.這對于推進(jìn)中美間持續(xù)的大氣科學(xué)合作是非常重要的.根據(jù)聯(lián)合研究的需要,雙方商定每年召開一次中美聯(lián)合研討會(huì)進(jìn)行研究工作安排,并交流成果,討論關(guān)鍵技術(shù)問題的解決方案.從2001年起,雙方的聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)已分別在美國的boulder和北京舉辦了三次,從第一次會(huì)上雙方只能談?wù)劙l(fā)展計(jì)劃和研究設(shè)想,到第二次會(huì)議交流各方進(jìn)展及合作的成果,仔細(xì)討論研究中的一些科學(xué)技術(shù)問題的解決方案,形成相應(yīng)的具體計(jì)劃.更可喜的是于2005年1月在美國召開的第三次聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議,雙方更是以”對等的方式在資料同化,物理過程,動(dòng)力模式,平行計(jì)算,應(yīng)用試驗(yàn)等方面進(jìn)行了深入的討論和交流.促進(jìn)了各自新一代數(shù)值預(yù)報(bào)模式的發(fā)展,為雙

14、邊的進(jìn)一步合作研究創(chuàng)造了更好條件和更堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).氣象軟科學(xué)2/200599中美雙方的科技合作還增進(jìn)丫中美科學(xué)家之間的友誼,美方科學(xué)家對中國數(shù)值預(yù)報(bào)發(fā)展做出的貢獻(xiàn)得到了充分的肯定.美方科學(xué)家RichardAnthes教授由于在促進(jìn)中國數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)發(fā)展方面所做的卓越貢獻(xiàn)而獲得2003年國務(wù)院授予的友誼獎(jiǎng)”,在美國大氣科學(xué)界引起很大的反響.4,克服困難,開拓創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)的關(guān)鍵對比國外氣象數(shù)值預(yù)報(bào)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn),我國達(dá)到目前的發(fā)展速度和水平是不低的,國外先進(jìn)國家在豐富經(jīng)驗(yàn)和理論模式的基礎(chǔ)上開發(fā)建立新一代數(shù)值預(yù)報(bào)模式(或全球,或有限區(qū)域)需投入40-50人,用6-7年的時(shí)間.而我們在既缺乏經(jīng)驗(yàn)和進(jìn)步隊(duì)伍

15、,又缺乏理論模式的基礎(chǔ)上,經(jīng)過項(xiàng)目研究的科學(xué)家們努力拼搏,克服重重困難,開拓創(chuàng)新,投入不到2O人,用不到3年時(shí)間,GRAPES的幾項(xiàng)核心的研究均取得了多方面的突破,目前該系統(tǒng)已經(jīng)投入業(yè)務(wù)試驗(yàn)階段,并顯示出很好的業(yè)務(wù)應(yīng)用前景.這是我國科學(xué)家自主研制出的,從模式到同化,有限區(qū)/全球一體化的數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng).從總體上說,我國新一代數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)第一階段的成果不僅填補(bǔ)了我國在衛(wèi)星輻射觀測與多普勒天氣雷達(dá)資料的變分同化,非靜力平衡的具有各種物理過程的中尺度模式,高分辨的全球預(yù)報(bào)模式的研究方面的空白,也使我國在氣象資料的同化與數(shù)值預(yù)報(bào)的模式發(fā)展技術(shù)方100氣采軟科學(xué)2/2005氖交鞭鸛孥面逐步接近圍際先進(jìn)水平,

16、為我國數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)水平的提高打F良好的基礎(chǔ),并對我國氣象數(shù)值預(yù)報(bào)模式的持續(xù)發(fā)展有重要意義.5,邊研究,邊試驗(yàn),邊改進(jìn),縮短業(yè)務(wù)化成果轉(zhuǎn)化是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的最終目標(biāo)項(xiàng)目組織管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是抓好成果的業(yè)務(wù)化試驗(yàn).項(xiàng)目專家從國家實(shí)際需求出發(fā),采取了及時(shí)將階段成果放到業(yè)務(wù)環(huán)境試驗(yàn)應(yīng)用的方式,通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不足之處,按照業(yè)務(wù)運(yùn)行的要求改進(jìn)優(yōu)化,使之最終符合業(yè)務(wù)化的需要,并盡量減短業(yè)務(wù)化的周期.2002年3月就開始對首次階段成果向國家氣象中心和部分區(qū)域氣象中心進(jìn)行發(fā)布,并組織對項(xiàng)目開發(fā)的資料變分同化系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn).有多個(gè)數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中心參加了試驗(yàn).2004年3月5日,項(xiàng)目階段性成果2.0版本正式發(fā)布.至此G

17、RAPES系統(tǒng)軟件基本達(dá)到了建立新業(yè)務(wù)的要求.與此同時(shí),全國已有近50家單位與數(shù)值預(yù)報(bào)研究中心簽訂了GRAPES應(yīng)用試驗(yàn)合同,單位涉及氣象,民航,大專院校,科研院所及軍隊(duì)單位等.試驗(yàn)結(jié)果表明,基于新的同化系統(tǒng)的數(shù)值預(yù)報(bào)水平有不間程度的提高.一些單位還將新的同化系統(tǒng)作為自己業(yè)務(wù)系統(tǒng)的一部分,形成新的業(yè)務(wù)系統(tǒng),取得了好的業(yè)務(wù)與服務(wù)效果.例如中國氣象科學(xué)研究院中國暴雨研究組與安徽省氣象臺聯(lián)合,利用新的同化系統(tǒng)與原來的模式結(jié)合制作2003年夏季薅霸的降水?dāng)?shù)值預(yù)報(bào),在為王家壩分洪的決策服務(wù)中提供了有價(jià)值的預(yù)報(bào)意見,產(chǎn)生很好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益.因此試驗(yàn)工作既促進(jìn)了有關(guān)業(yè)務(wù)單位的系統(tǒng)升級,也為系統(tǒng)的改進(jìn)提供了線索.通過階段成果推廣還形成了本項(xiàng)目成果的一些推廣試驗(yàn)基地,這對于今后整體系統(tǒng)的應(yīng)用推廣是很有意義的.三,結(jié)語總之,氣象數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新是我國資源環(huán)境領(lǐng)域一項(xiàng)重要研究發(fā)展項(xiàng)目,其實(shí)施與完成不僅對于提高我國氣象科技水平與業(yè)務(wù),服務(wù)能力有很大推動(dòng),產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益,還會(huì)對我國計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù),空間技術(shù)等高新技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生積極影響,因而值得為此進(jìn)行認(rèn)真的思考和總結(jié),不斷創(chuàng)新,探索出有利于提升科技水平的,推進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新路子.參考文獻(xiàn)1】陳德輝,薛紀(jì)