█ 吴灿
一、基本情况
二、组织机构
MSC下设4个职能司，分别为天气与环境监测司、天气与环境预报和服务司、天气与环境业务司和商业政策司，分别负责监测、预报服务、业务运行和事业发展政策，信息、科技、人力资源和财务等由EC直辖的部门统一管理。
全国分成5个预报区，分属5个区域气象局。分别为太平洋和育空区、草原省和北部区、安大略区、魁北克区以及大西洋区，每个预报区设一个风暴预报中心，分别设在温哥华、埃德蒙顿、多伦多、蒙特利尔和哈利法克斯。为了加强科研对业务的支撑，他们还在5个预报中心所在地各设了一个研究实验室，即：哈利法克斯的海洋和沿岸实验室、蒙特利尔的强天气实验室、多伦多的短时临近预报和遥感实验室、埃德蒙顿的水文气象和极地气象实验室。
此外，MSC在甘达尔、里姆斯基、里贾纳、基洛纳4个城市设有气象服务中心，分别侧重海洋、媒体、农业，以及公路、雪崩和其他公共设施等方面的气象服务。
三、人员情况
加拿大气象局共有雇员1600余人。从事科研和业务的研究人员、工程师占多数，平均年龄44岁。
四、业务情况
1.观测业务
（1）地面观测
加拿大的地面观测站南部稠密，北部稀少。全国有地面天气观测站800个、气候观测站750个，两类站点在观测设备和要素上均有所不同。天气站既有人工观测也有自动观测，一般1小时上传一次数据；气候站全部是自动观测，多数气候站不实时传输资料。海上观测以固定和漂浮的浮标站为主，在北极地区的灯塔和志愿者船上也装有自动气象观测设备。
（2）高空观测
高空探测网比较稀疏，高空资料主要靠AMDAR资料和卫星探测温湿廓线资料进行补充。全国建立了31个常规气象要素无线电探空站、10个臭氧无线电探空站、9个布鲁尔分光光度计。在人口稠密地区建立了空气质量观测站网。
（3）天气雷达
加拿大多普勒天气雷达网由31部雷达组成，1998年开始建设，2004年建设完毕。整个雷达网大多设在加拿大中部偏南一线，可以覆盖加拿大境内人口稠密地区国土面积的98%，占全部国土面积的28%。31部雷达中有1部S波段、29部C波段和l部C波段的双偏振雷达，雷达扫描半径均为240km，体扫周期为10分钟，所有雷达均实现了同步观测。
（4）专业气象
加拿大建立了覆盖全国的雷电观测网，并与美国的雷电观测网组网运行，形成北美地区雷电观测网络。全网共187个观测站，其中加拿大81个。该网能全天候工作，实时提供各种监测数据。该雷电监测网还可以采用广域网络的定位工作方式，联合法国、日本、巴西、澳大利亚等国家和地区的雷电监测网，在互联网上提供实时的全球雷电定位数据。雷电监在天气系统的发生、发展和移动追踪中发挥了很好的作用。
（5）卫星
MSC接收包括美国、欧洲、加拿大的各种同步和极轨卫星资料用于天气分析和预报，如GOES、NOAA、METOP、ENVISAT、RADARSAT等卫星资料。
加拿大是世界5个（加拿大、美国、德国、印度、意大利）具有雷达卫星的国家之一。雷达卫星就是在卫星上搭载雷达，使卫星具有主动遥感的功能。加拿大的雷达卫星是由MDA公司和国家空间技术中心共同研制开发的，目前在轨的雷达卫星有RADARSAT-l和RADARSAT-2，分别于1995年和2007年发射升空，目前主要使用RADARSAT-2。RADARSAT-2使用的雷达频率是C波段，雷达采用先进的相控阵技术，双极化扫描方式，最高分辨1m，最低分辨率100m，波束扫描宽度是500km。RADARSAT系列卫星的应用广泛，包括减灾防灾、雷达干涉、农业、制图、水资源、林业、海洋、海冰和海岸线监测。
此外，加拿大正在进行极地通信和气象卫星（计划，其主要任务是在大椭圆高轨道上利用两颗卫星组成星群，提供北半球高纬度地区持续的通信服务和气象遥感观测服务（包括空间天气监测）。预计2016—2023年期间建成卫星观测系统。PCW卫星计划由加拿大航天局牵头，联合了加拿大环境、气象、国防等部门多个单位共同完成。
（6）其他观测网
加拿大水文观测由MSC负责，全国共有2900余个水文观测站，其中1600个实现了近实时观测水文站主要测量水位和流量。
（7）观测战略计划
MSC实施了一项新的观测系统发展战略计划，该计划的目的是：（1）使观测网络做到有效、高效、可持续运行，如定义核心观测网络、IS09001实践等；（2）加强观测数据的现代化管理，数据质量进一步提高，数据的可用性与访问效率得到增强；（3）保持一个知识更新迅速、可持续发展、健全的观测人员团队；（4）引导加拿大水文气象数据形成network of networks，MSC起着组织协调的作用，使加拿大政府机构及私人公司的观测网络（networks）集成到一起，形成一个综合集约网络系统；（5）对现有数据和遥感等新型数据进行最大化的开发和挖掘应用。
2.预报业务
（1）数值预报
加拿大国家气象中心（CMC）采用一体化（变网格）的数值预报模式（GEM）作为气候预报、中短期预报、中小尺度预报、集合预报的统一预报模式。2008－2020年将以一体化的数值预报模式为基础，建立从气候预报模式到中尺度预报模式的无缝隙的数值预报系统。其中，中期预报模式做10天的预报，模式的水平分辨率为33km，独立的资料同化系统；区域中尺度预报模式做24～48小时预报，水平分辨率为10～15km，独立的区域资料同化系统；高分辨率的中尺度预报模式（短时预报）做0～24小时预报，水平分辨率为1～2.5km，独立的资料同化系统；开发用于特殊预报的更高分辨率的预报模式，水平分辨率可达500m～1km。
另外，CMC的集合预报系统有21个成员，均有不同的模式参数化方案、不同的资料同化周期和不同的初始扰动场。月预报和季节预报均采用集合预报方法。业务集合预报系统提供1～16天、1～32天（全球）和1～3天（区域）的形势场和要素场预报产品。目前，GEM模式中使用的观测资料包括：卫星资料（包括极轨卫星、静止卫星、微波卫星）、探空、风廓线仪、飞机报、地面观测和船舶、浮标站等。其中，卫星资料占可同化资料比例约为90%。加拿大GEM模式预报效果与其他机构的对比见图1。
（2）业务平台
加拿大预报业务平台采用NinJo系统。NinJo系统具有服务器-客户端的机构，面向预报服务与应用，是一个综合性强、性能高、不依赖于硬件、基于Java开发的、多运行平台（Unix、Linux、Windows）预报工作系统，具有可插拔模块式、开放性、灵活性、扩展性。
服务端（多台服务器）主要功能是接收、处理、存储各种气象资料数据和分发预报/预警服务产品等数据管理，一般采用Linux操作系统。客户端（预报工作平台）主要功能是各种气象资料数据、自动生成的预警产品和交互式修改编辑预报/预警服务产品等数据可视化处理，一般采用Windows操作系统、一台主机带两个显示屏。可视化处理采用分层显示的方式，每个显示层显示不同类型的资料。此外，NinJo客户端工作站还提供显示属性设置、格点场等值线平滑、动画功能、分析锋面等图形分析编辑功能、TlogP图显示、垂直剖面、metepgram图制作显示、自动生成预报/预警产品和交互式编辑修改等功能。
NinJo系统的与预报/预警服务产品的自动生成是基于事件驱动和预设的定时任务。预报员之前的分析结果一方面作为图形化结果保存，另一方面作为简洁的描述结果保存，当某个事件触发/定时任务启动，系统从气象描述服务器中取得相应的结果，形成点、区域的预报/预警产品，这些产品可以是某个时刻的，也可是某个时段内的，形式是文字、表格、图形。
（3）业务体系
加拿大实行两级预报体制，即国家气象中心（CMC）（国家级）和区域预报中心（区域级），两级预报有明确的分工，CMC主要负责发展运行各类数值预报模式，发展运行数值预报解释应用系统，对区域中心发布数值预报产品和数值预报解释应用指导产品。对民航、国防部门及私人商业气象服务机构分发数值预报和数值预报解释及应用产品等。CMC不制作和发布面向公众的天气预报。各区域预报中心在预报制作业务平台上通过对CMC发布的指导产品进行订正，负责制作和对外发布面向公众的灾害性天气预警、中短期天气预报、空气质量预报、海洋天气预报等。
3.气象服务
加拿大实行的是较为开放的气象服务体系。加拿大气象局所制作、发布的各类预报服务产品，以及各类雷达、卫星和常规观测资料对社会全面开放，由社会各类媒体自主向公众播发。气象部门对外发布预警、预报和其他各类服务产品的主要渠道是自主维护的气象信息服务网站和气象预警广播电台。虽然气象部门不直接制作电视天气预报节目，但他们十分重视通过各类媒体准确地传播气象信息，普及气象灾害防御知识。为此他们在每个预报中心都挑选在媒体面前具有较好表达能力的预报员进行专门培训，他们称为预警准备气象专家（Warning Preparedness Meteorologists,WPM），在紧急天气来临时，通过各类媒体向警察、教师以及有关行业解释、宣传强天气可能造成的影响以及应该采取怎样的措施来预防等。加拿大的行政管理体制是联邦政府、省政府和市政府三级行政管理体制，为了及时为政府做好气象服务，特别是各类强天气的气象服务，气象部门向一些市政府派驻气象服务人员，长期驻守。
值得注意的是，各类公众媒体和一些私营专业气象服务公司在气象信息的传播和服务中发挥了十分重要的作用，形成了一种政府所属气象部门提供预报、预警信息和各类预报、服务产品及各类观测资料，各类媒体自主传播、各私营气象信息服务公司自主开发社会各界所需的预报产品，并按照市场机制对外服务的气象服务体制。如WeatherNetwork公司，是目前加拿大最大的也是唯一一家能够在加拿大全境开展商业气象服务的专业公司。该公司成立于1989年，最初只是通过广播对外发布气象信息，1993年起发展电视天气频道，1996年发展互联网。现拥有两个电视台和一个网站。两个电视台分别设在多伦多和蒙特利尔，分别用英语和法语全天24小时、一周7天对社会公众播报公司自己制作的天气预报节目。该公司与加拿大三大主要手机运营商建立合作关系，通过手机短信向公众发布天气预报，收益所得与运营商分成。公司还承接交通、能源等行业的专业气象服务，并根据需要建立自己的观测设备，比如他们在加拿大全境建立的雷电观测网络。目前公司的主要收入来源还是媒体广告收入。私营公司不能制作但可以转发政府所属气象部门制作的灾害性天气警报。
加拿大气象服务最突出的是航空服务，另一个是与其自然地理和天气气候紧密相关的海冰服务。有偿服务面较宽，服务收入在可用经费中仍然占有相当的份额。
五、气象研究
加拿大气象科研的重点领域主要是国际社会、加拿大联邦政府、地方政府所高度关注的热点问题和气象业务发展的关键技术难题。加拿大濒临两大洋和北极，是气候变化的敏感区域，在相关领域开展了深入研究。如在北极建立了基于光谱分析的大气环境观测站（AOC），该站是全球大气结构变化监测网络（NDACC）40个成员之一。开展了极地环境大气研究，通过实地和卫星观测，掌握对流层和平流层的CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、HCN、NH3等变化的相关数据。利用高分辨率数值模式，模拟北极海冰的合并、裂开演变过程，其产品为政府和相关组织制定政策提供了科学依据。
MSC重点开展了多普勒雷达双偏振技术改造和应用研究。在King City雷达站有一个云物理和强对流天气研究组专门负责双偏振雷达技术的应用开发，通过研发的交互式极小质子分类算法软件(iParCA)，使冰雹、降水、强降水、冰晶、湿雪、干雪、昆虫与鸟、地物杂波等分辨率有很大的提高。
MSC注重数值预报模式、数据同化以及卫星遥感等核心技术的研发。加拿大气象中心投入了大量科研力量研发高水平的数值预报模式，在此基础上开发了海冰预报、水文预报、空气质量预报等专业预报模式，有效支撑了专业服务的开展。此外，基于雷达、卫星开发的水上溢油监测、作物识别等技术不仅支持了业务的发展，还有效弥补了传统观测系统的不足。
六、合作
MSC十分注重部门协作。国际方面，MSC分别与WMO、GCOS、ECMWF、IMO、ICAO、GEO等11个多边组织以及包括中国、美国在内的双边组织建立了协作关系。国内方面，与交通部、农业部、国防部和卫生、公共安全等10个联邦部门以及省市级政府、大学、科研所、企业等机构建立了合作机制。合作研究不仅实现了资源共享、优势互补，还促进了多学科交叉融合，为实际应用提供综合解决方案。如加拿大与美国联合开展气候变化背景下的五大湖区水位变化研究，为五大湖水资源保护政策的制定提供科学依据。通过建立合作关系，鼓励并利用社会各类资源参与气象科研、业务和服务。
七、优势领域
1.业务方面
加拿大卫星遥感应用广泛、主动遥感技术先进。加拿大己经形成了一个从卫星遥感技术发展到遥感数据接收分析、储存、分发，以及应用技术的研究等分工明确、流程清晰的体系。此外，在卫星遥感技术方面，雷达卫星有着明显的技术优势。
天气预报业务体系比较完整、技术比较先进。加拿大气象局发展建立了多种分辨率和不同区域的业务数值预报模式。在改进数值预报的质量方面，资料同化和物理过程的改进并重。预报制作支持系统也有较高的水平。
加拿大大气化学观测、研究和业务服务深入持久。MSC与高校合作，己形成了一个由大气成分监测、分析研究和预报服务等环节构成的较为完整的观测、科研、业务和服务体系。2015年，MSC对全球谱模式天气预报模式（GEM）的空气质量预测模块（RAQDPS）进行了重要升级，更新了污染源排放清单，改进了排放处置方法。2016年，MSC对RAQDPS中的化学传输模型（GEM-MACH）进行了重要升级（G-Mv2），并发布了新的RAQDPS版本（RAQDPS015、RAQPS016、RAQDPS017）。RAQDPS015、RAQPS016对PM2.5和O3的48小时浓度、季节平均浓度和日均浓度模拟与监测值对比见图2。G-Mv2模型以第四代GEM模型（GEMv4）为基础编写，采用了新的垂直坐标（log-hydrostatic-pressure）和垂直离散化方法，对表面浓度使用不同的模型级别（level 80 at 20m for G-Mv2 vs.surface for G-Mv1），最低的模型层厚度从20米增至40米，使用GEM“本土”垂直扩散方案进行化学示踪，更新了新的水平网格（Yin10vs.RLL10），此外，G-Mv2修复了旧版本中关于表面排放和气相干沉积两个过程中的重要错误，重新设置了气候化学侧向边界条件（seasonal 3D mean fields in G-Mv2 from MOZART4 vs.seasonal 1D vertical profiles in G-Mv1）。MSC计划在2017—2018年对RAQDPS模块进行进一步升级，升级内容包括：更新运行模型的超级计算机、将RAQDPS的预报从2天延长至3天、升级模型排放输入、尝试采用化学数据同化。
2.重视气象科研和新技术应用，对业务的支撑作用明显，科技创新与成果转化机制完善
为保证科技成果顺利转化，成立了技术转化咨询委员会，主要职责是组织、协调、审批研究开发计划，与研究开发机构确定业务运行方案，组织制定技术标准，提出能否业务运行的建议，确保各项科技成果转化有关规定的落实等。加拿大科技创新与成果转化过程主要包括5个环节，即提出项目计划、研究、研究成果评估与业务运行可行性审批、开发、业务化。项目计划环节主要根据业务发展需要提出科技创新项目；研究环节主要由云物理与强天气、数值预报和若干个国家级的实验室等研究机构负责研究工作；研究成果评估与业务运行可行性审批环节主要由咨询委员会对成果的科学性和能否业务化提出评估意见；开发环节由研究机构、加拿大气象中心的开发部门、计算机与预报系统的支持部门组成，负责将研究成果通过计算机开发变为业务应用软件；业务环节主要由各区域气象局、加拿大气象中心的业务部门和计算机服务部门负责业务应用和问题反馈。同时，建立了行之有效的科技创新与成果转化的机制，主要包括研究机构与业务部门的直接沟通协调机制，业务软件在运行之前的严格测试规定和技术标准化制定等。
3.实行以绩效管理为核心的业务管理体系
MSC通过了ISO9000认证，各项管理工作规范、绩效指标具体，绩效指标设置相对稳定，数据采集正规，便于进行连续的绩效度量、评估和调整。MSC成立了绩效管理部门，主要负责绩效和质量管理，包括质量管理、绩效评估、风险评估、审计评估以及国家气象业务统一规划，为资料、技术和科研的结合提供决策建议。同时，还关注工作流程中的风险管理，持续改进并提高工作流程、产品服务的效率和可靠性。对核心业务建立了不间断业务运行管理计划，责任层层落实，确保不出问题。绩效管理不仅注重对结果的考核，更注重对过程的管理，为保障气象工作的高效规范开展发挥了重要作用。
4.完善的人才培训体系为事业发展提供有力的人才支撑。
拥有完整的培训体系。能够围绕各岗位的要求，确定培训的内容、时间，将新进人员的上岗培训、在职人员的继续教育培训、中断业务后的再培训标准化、制度化。尤其注重预报员培训。把预报员培训作为提升预报预警能力的重要内容。不仅进行理论培训，更注重案例教学和实战演练。且建立了完善的晋级制度。MSC岗位共有7级，从1级到8级（没有4级），新进人员在培训期间为1～2级，取得预报员资格之后为3级，5～6级为首席预报员岗，7～8级为高级管理岗位，其中8级人员极少。岗位晋级需要有一定的基础条件，通过严格的考试、测评才能晋级，有利于调动业务人员的积极性。
此外，每个预报员每年20%的工作时间被安排为参加学习培训，学习培训的时间根据每个人的具体情况而定。培训的具体内容比较灵活，预报员需要什么补什么，一般都是有关新方法、新技术、软件开发应用、遥感应用等方面的内容。培训方式也比较灵活。