在2025年6月5日世界环境日之际，中国科协生态环境产学联合体向社会发布了2024年度“中国生态环境十大科技进展”。

中国气象科学研究院（以下简称气科院）车慧正研究员团队联合清华大学、中国科学院大气物理研究所和中国科学院长春光学精密机械与物理研究所共同完成的科研成果“环境气象多要素智能感知及大模型预报系统的研制与应用”入选。

中国气象科学研究院（以下简称气科院）车慧正研究员团队联合清华大学、中国科学院大气物理研究所和中国科学院长春光学精密机械与物理研究所共同完成的科研成果“环境气象多要素智能感知及大模型预报系统的研制与应用”入选。

人类活动和气候变化加剧导致气溶胶、臭氧、沙尘和野火等大气污染问题备受关注。我国作为全球受大气污染和气候变化影响最显著的国家之一，现有观测和预报技术难以满足日益复杂的空气质量监测和预报需求。因此，如何突破传统技术限制，建立环境气象时空无缝监测与精准预报体系，揭示关键环境气象要素的演变规律及其驱动机制并实现精准预报，不仅是国际前沿科学问题，更是关乎我国长远发展、亟待落实的重大战略需求。

本研究围绕国家大气污染防治和应对气候变化凝练关键科学问题，全力探索前沿方法与革新技术路径，在地基气溶胶定量遥感装备与技术、环境气象多要素智能感知与变化机理、气溶胶-气象耦合预报AI大模型等方面取得了具有国际影响力的原创性成果，为推动我国从传统气象观测模式迈向“精细化、智能化”的环境气象监测与预报全新体系提供科技支撑。主要进展如下：

1. 直面气溶胶地基遥感装备依赖进口、算法不公开等困境，研发了自主可控的气溶胶地基遥感装备及反演算法，提升了我国大气成分高精度观测能力。成功研制了全自动太阳-天空-月亮多波段光度计，构建了地基遥感气溶胶的温度订正和组分识别反演方案，实现了智能化感知微物理-光学-辐射特性等80多项气溶胶关键参数，攻克了传统气溶胶地基反演无法对不同组分贡献精细化表征的难题；进一步深度挖掘国际气溶胶地基观测网资料，获得了近30年全球高精度气溶胶关键组分长时间序列遥感产品，为气溶胶智能感知技术进阶及大模型系统研制提供了高质量、多样化的训练集。

2. 聚焦多源异构数据难以融合的挑战，发展了环境气象大数据与AI驱动的智能感知新方法，拓展了环境气象要素实时监测、量化评估及机理研究多元手段。构建了我国自主可控的环境气象多要素智能感知业务化框架，实现了能见度、辐射、气溶胶及主要大气污染物浓度的精准实时监测，生产高时空分辨率的历史数据产品；并进一步构建了环境气象多要素解析技术，分析了我国气象、减排等要素对环境时空演变的驱动机制，定量揭示了减排在环境改善中的关键作用；同步研发了野火气溶胶-气候动态关联建模与智能预估技术，揭示了气候变化驱动下西伯利亚野火气溶胶排放潜在的升级风险。

3. 突破了气溶胶-气象时空耦合预报方法的瓶颈，成功研制了全球首个气溶胶-气象耦合预报AI大模型系统（AI-GAMFS）。该系统包含13亿个参数，能在1分钟内对全球气溶胶关键组分（沙尘、硫酸盐、黑碳、有机碳和海盐）的光学特性、地面浓度以及气象要素等54个关键变量进行5天、逐3小时高精度预报，其计算速度相较传统数值方法快近1000倍；且气溶胶预报结果精度超越了欧洲中期天气预报中心（ECMWF）哥白尼大气监测服务（CAMS）和美国宇航局（NASA）戈达德地球观测系统前向处理（GEOS-FP）等先进预报系统；特别在东亚沙尘暴预报关键领域，AI-GAMFS预报能力和效果显著领先当下多个主流区域数值预报系统，为全球范围内沙尘暴及各类大气污染突发事件提供更为精确的全球预警能力。

2024年度，本研究在《Nature Geoscience》、《National Science Review》、《Bulletin of the American Meteorological Society》、《Engineering》、《Earth-Science Reviews》、《npj Climate and Atmospheric Science》、《Environmental Science & Technology Letter》等国内外顶级学术期刊上发表SCI论文13篇（2篇入选ESI全球千分之一热点论文），获国家发明专利4项、软著1项。成果被《Nature》杂志积极评价，着重强调“中国经验在解决印巴空气污染问题上的重要性”。成果获中国气象服务协会首届AI气象应用征集大赛奖励2项。研发的国产气溶胶观测装备和技术为满足污染防治和气候变化应对等国家重大需求提供了支撑保障，研制的环境气象多要素智能感知历史和实况数据产品被广泛应用于环保、气象、高校及空管等部门;全球气溶胶预报AI大模型实时结果已在新疆、宁夏、内蒙古、甘肃、陕西等12个省市级气象部门实现业务化应用。

本进展完成人包括车慧正（气科院）、桂柯（气科院）、耿冠楠（清华大学）、李雷（气科院）、郑宇（气科院）、夏祥鳌（中国科学院大气物理研究所）、傅迪松（中国科学院大气物理研究所）、缪育聪（气科院）、曾昭亮（气科院）、张栩滔（气科院）、尚楠轩（气科院）、张馨丹（气科院）、王玉鹏（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所）、王亚强（气科院）、王志立（气科院）、张小曳（气科院）

延伸阅读

2024年度中国生态环境十大科技进展是由两院院士、联合体成员单位、高校和科研院所推荐，由14位院士组成评委会评议投票产生的。今年是连续第六年开展。2024年度入选的进展内容反映了我国生态环境科技领域前沿发展动态，在引领生态环境领域技术创新，鼓励生态环境科学研究，提高公众环保意识，营造全社会创新氛围方面起到了积极的作用，为我国生态环境保护和生态文明建设提供科技支撑，影响深远，意义重大。