生態(tài)保護紅線衛(wèi)星遙感氣象保障服務(wù)能力建設(shè)綜述

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一、前言

十九大報告就生態(tài)文明建設(shè)提出新論斷，堅持人與自然和諧共生成為新時代堅持和發(fā)展中國特色社會主義的基本方略重要組成部分，建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計，像對待生命一樣對待生態(tài)環(huán)境，統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理，實行最嚴格的生態(tài)環(huán)境保護制度，形成綠色發(fā)展方式和生活方式，堅定走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路，建設(shè)美麗中國，為人民創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境，為全球生態(tài)安全作出貢獻。

2015年5月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于加快推進生態(tài)文明建設(shè)的意見》明確提出：要加大自然生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境保護力度。堅持“在環(huán)境保護與發(fā)展中，把保護放在優(yōu)先位置”原則；明確要求嚴守資源環(huán)境生態(tài)紅線。樹立底線思維，設(shè)定并嚴守資源消耗上限、環(huán)境質(zhì)量底線、生態(tài)保護紅線，將各類開發(fā)活動限制在資源環(huán)境承載能力之內(nèi)。強調(diào)在重點生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)和脆弱區(qū)等區(qū)域劃定生態(tài)紅線，確保生態(tài)功能不降低、面積不減少、性質(zhì)不改變[1]；要求利用衛(wèi)星遙感等技術(shù)手段，對自然資源和生態(tài)環(huán)境保護狀況開展全天候監(jiān)測，健全覆蓋所有資源環(huán)境要素的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系。提高環(huán)境風險防控和突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急能力，健全環(huán)境與健康調(diào)查、監(jiān)測和風險評估制度。

目前，生態(tài)環(huán)境保護部已采用遙感監(jiān)測手段，針對水、氣、土以及生態(tài)環(huán)境開展了一系列監(jiān)測、評估、監(jiān)管，效果較為顯著。但是，在衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)資源以及氣象要素對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價貢獻率上仍處于空白，生態(tài)保護紅線氣象支持保障方面存在明顯不足。

近年來，中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心在衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)資源、氣象要素遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)以及與生態(tài)環(huán)境變化敏感的氣象要素的研究方面積累了大量信息資源和研究成果。因此，要充分利用國家衛(wèi)星氣象中心已有的資源優(yōu)勢，在生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測、評估及風險預警方面深入開展氣象保障服務(wù)技術(shù)研究和業(yè)務(wù)應(yīng)用，為生態(tài)保護紅線監(jiān)管工作提供更客觀全面的信息資源與技術(shù)支持等氣象保障服務(wù)，為國家及地方生態(tài)保護紅線監(jiān)管及生態(tài)文明建設(shè)貢獻氣象智慧。

二、生態(tài)保護紅線氣象保障服務(wù)能力需求

為劃定并嚴守生態(tài)保護紅線，需要提供高精度全要素的監(jiān)測評價產(chǎn)品，重點在以下四種能力方面進行強化。

1. 基于包括氣象要素的全要素自然環(huán)境遙感監(jiān)測能力

利用包括多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)開展生態(tài)保護紅線區(qū)域內(nèi)山、水、林、田、湖、草等生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)類型和分布情況，以及與生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)的生態(tài)氣象要素實時監(jiān)測，實現(xiàn)生態(tài)保護紅線區(qū)域內(nèi)衛(wèi)星遙感自然環(huán)境全要素實時動態(tài)監(jiān)測。

2. 基于包含氣象衛(wèi)星的多源衛(wèi)星人類活動遙感監(jiān)測能力

充分利用氣象衛(wèi)星及高分衛(wèi)星，針對生態(tài)保護紅線范圍內(nèi)的重要生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，進行人類活動[2]情況以及人類活動造成生態(tài)破壞情況的遙感監(jiān)測。判別人為破壞環(huán)境的空間分布、開發(fā)強度、污染程度等信息，自動識別人類活動破壞生態(tài)保護紅線、造成重大生態(tài)環(huán)境變化的問題，包括違法建設(shè)、違法開采自然資源、違法排污等。

3. 基于綜合氣象貢獻率的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評估能力

利用氣象要素監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合自然環(huán)境遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)和人類活動遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，針對水環(huán)境質(zhì)量、大氣環(huán)境質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量、植被生態(tài)質(zhì)量進行衛(wèi)星遙感評估，分析紅線區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境變化的成因，生成生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評估報告，為環(huán)境保護部門生態(tài)環(huán)境監(jiān)管提供數(shù)據(jù)支持。根據(jù)以上對水環(huán)境質(zhì)量、大氣環(huán)境質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量、植被生態(tài)質(zhì)量評估的結(jié)果，計算相應(yīng)省市干部離任審計氣象貢獻率，即通過將氣象因素加入到領(lǐng)導干部自然資源資產(chǎn)離任審計中，科學、客觀地衡量干部在生態(tài)環(huán)境保護方面的工作業(yè)績。

4. 基于利用氣象預報預測優(yōu)勢的生態(tài)環(huán)境風險預測能力

充分利用氣象預報預測優(yōu)勢，基于氣象衛(wèi)星對生態(tài)保護紅線區(qū)域內(nèi)水體、藍藻水華、高溫熱害、低溫冰凍、火災(zāi)、干旱、沙塵、山洪地質(zhì)災(zāi)害、暴雨、臺風等災(zāi)害的監(jiān)測結(jié)果，建立長序列歷史數(shù)據(jù)集，通過分析預測，評估生態(tài)環(huán)境災(zāi)害影響范圍、程度、發(fā)展趨勢，實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)退化、土地退化、生態(tài)功能降低、大氣環(huán)境污染、水環(huán)境污染等突發(fā)環(huán)境污染與自然災(zāi)害事件的預測，生成生態(tài)環(huán)境風險預測報告。根據(jù)衛(wèi)星和雷達資料，進行短時臨近災(zāi)害天氣與突發(fā)環(huán)境污染事件的監(jiān)測與預測，為防災(zāi)減災(zāi)工作提供決策支持。

三、提升生態(tài)保護紅線氣象保障服務(wù)能力的主要措施

總體思路是利用衛(wèi)星遙感、云計算、大數(shù)據(jù)、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)手段，開展衛(wèi)星遙感監(jiān)測氣象保障服務(wù)能力建設(shè)，對生態(tài)保護紅線區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況及其相關(guān)的衛(wèi)星遙感生態(tài)氣象要素開展全要素、全天候、全覆蓋監(jiān)測評估。通過多源衛(wèi)星遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，實時掌握生態(tài)保護紅線區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境資源的動態(tài)變化情況，及時評估預警存在的風險，為國家生態(tài)保護紅線監(jiān)測決策提供全面、客觀的空間信息支持氣象保障服務(wù)，促進國家生態(tài)環(huán)境保護健康有序發(fā)展。主要從以下四個方面提升生態(tài)文明建設(shè)的氣象保障服務(wù)能力。

1. 構(gòu)建天空地一體化監(jiān)測體系

衛(wèi)星遙感覆蓋范圍廣、獲取信息量大、便于進行長期動態(tài)監(jiān)測等優(yōu)勢，是天地一體化監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分。航空遙感能夠彌補衛(wèi)星遙感空間分辨率低、重返周期長等不足，在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測預警、環(huán)境監(jiān)管、環(huán)境應(yīng)急等領(lǐng)域也能發(fā)揮重大作用，是遙感監(jiān)測領(lǐng)域不可或缺的一項技術(shù)手段。衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)的有效發(fā)揮，離不開地面監(jiān)測數(shù)據(jù)的支撐，天地數(shù)據(jù)的一體化應(yīng)用，可極大提高衛(wèi)星遙感監(jiān)測的有效性，保證觀測和分析結(jié)果的精度。生態(tài)環(huán)境遙感驗證臺站和重要生態(tài)參數(shù)地面觀測網(wǎng)絡(luò)，也顯得極為重要。要實現(xiàn)實時、動態(tài)、全覆蓋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測能力，構(gòu)建以衛(wèi)星遙感為主，航空遙感為輔，地面觀測網(wǎng)為驗證的天空地一體化監(jiān)測體系尤為重要。

目前，中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心承擔著4顆風云二號E/F/G/H靜止氣象衛(wèi)星、1顆風云四號A靜止氣象衛(wèi)星和3顆風云三號B/C/D極軌氣象衛(wèi)星在內(nèi)共8顆在軌運行的氣象衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)和業(yè)務(wù)運行服務(wù)。中國氣象局已在不同生態(tài)功能區(qū)建有與生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)相關(guān)的70個農(nóng)業(yè)氣象試驗站、2075個自動土壤水分觀測站、100個國家級太陽輻射觀測站以及大量常規(guī)氣象要素觀測站。這些資源尤其是龐大的地面監(jiān)測站網(wǎng)是任何其他部委難以企及的優(yōu)勢。要充分利用這些優(yōu)勢資源，擴充衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、增加航空監(jiān)測能力、完善地面監(jiān)測站網(wǎng)，打造空天地一體化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)，以提升山、水、林、田、湖、草生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測水平。

2. 形成生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)業(yè)務(wù)能力

多年來，中國氣象局發(fā)揮自身“精于監(jiān)測、專于預報、長于服務(wù)”的專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢和“全國一盤棋”的組織體制優(yōu)勢，為各級政府、環(huán)保部門和社會公眾提供山、水、林、田、湖等生態(tài)系統(tǒng)及霧、霾、空氣質(zhì)量和污染氣象條件等環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、評估、預報服務(wù)。氣象部門已經(jīng)基于有限的生態(tài)文明建設(shè)相關(guān)資料開展了全國植被、草地、森林和重點區(qū)域濕地、水體、荒漠等生態(tài)系統(tǒng)保護的氣象研究和業(yè)務(wù)服務(wù)。在國家層面上，初步建立了以植被、草地、森林為主的監(jiān)測評估業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為國家和相關(guān)部委提供定期和不定期的服務(wù)產(chǎn)品。部分省級氣象部門針對轄區(qū)內(nèi)的生態(tài)脆弱區(qū)、敏感區(qū)和重大生態(tài)保護問題，建立了生態(tài)文明建設(shè)相關(guān)的氣象地面監(jiān)測站網(wǎng)，充分利用衛(wèi)星遙感資料，初步開展了生態(tài)文明建設(shè)氣象監(jiān)測評估研究和服務(wù)。同時，密切配合當?shù)厣鷳B(tài)規(guī)劃、生態(tài)治理工程，開展退耕還林（草）、重點流域生態(tài)治理的氣象監(jiān)測和評估，為當?shù)卣茖W決策提供依據(jù)。

在梳理現(xiàn)有生態(tài)文明建設(shè)相關(guān)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，按照“精細化、體系化、特色化”原則，形成具有氣象特色的生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)業(yè)務(wù)體系，為地方績效考核及干部離任審計等生態(tài)文明建設(shè)提供重要數(shù)據(jù)支撐保障。

3. 建設(shè)國省兩級生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)平臺

建設(shè)國省兩級生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)平臺，實現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)產(chǎn)品快速有效推廣應(yīng)用。省級平臺擬先在部分有生態(tài)環(huán)境監(jiān)測基礎(chǔ)的省份試點應(yīng)用，再在全國范圍內(nèi)全面推廣。評估項目相關(guān)軟件功能是否完善，對生成的遙感產(chǎn)品進行真實性檢驗，然后逐步在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。

4. 制定遙感監(jiān)測氣象保障服務(wù)標準規(guī)范

建立遙感監(jiān)測氣象保障服務(wù)標準規(guī)范體系，制定自然環(huán)境遙感監(jiān)測標準、人類活動遙感監(jiān)測規(guī)范、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評估規(guī)范、生態(tài)環(huán)境風險預測規(guī)范等，規(guī)范氣象保障服務(wù)的工作流程，提高按標準規(guī)范提供氣象保障服務(wù)的意識。

四、展望

十八屆三中全會提出，建設(shè)生態(tài)文明，必須建立系統(tǒng)完整的生態(tài)文明制度體系，并作出劃定生態(tài)紅線的重要戰(zhàn)略部署。目前，我國生態(tài)紅線劃定工作尚未結(jié)束，生態(tài)紅線嚴守工作困難多、任務(wù)繁重，需要充分利用衛(wèi)星遙感手段，發(fā)揮氣象部門在生態(tài)監(jiān)測方面的優(yōu)勢，以提高生態(tài)保護紅線監(jiān)管的客觀性。

下一步將匯總各省市氣象局在生態(tài)保護紅線劃定和嚴守工作中的經(jīng)驗做法，結(jié)合各省典型生態(tài)系統(tǒng)類型開展生態(tài)遙感監(jiān)測評估能力研究，開發(fā)制作生態(tài)紅線保護氣象保障服務(wù)遙感產(chǎn)品，形成基于氣象貢獻率的生態(tài)保護紅線區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)管及生態(tài)服務(wù)功能評價體系。最終能夠?qū)θ珖秶鷥?nèi)重要生態(tài)服務(wù)功能區(qū)進行常態(tài)化的生態(tài)保護紅線氣象保障監(jiān)測評估，為各省生態(tài)保護紅線劃分與嚴守工作提供數(shù)據(jù)支持、技術(shù)支撐及決策依據(jù)。