回望2014——透視2014年全球氣象新風(fēng)景

回望2014——透視2014年全球氣象新風(fēng)景

剛剛過去的2014年，全球氣象界風(fēng)起云涌，創(chuàng)新的浪花此起彼伏。本專欄，我們用有限的圖表和文字，試圖捕捉其中最動(dòng)人的篇章。如果說2014年模式、數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)的精細(xì)化以及氣候變化研究的公約化在引領(lǐng)時(shí)代；那么，隨機(jī)動(dòng)力研究及應(yīng)用和大數(shù)據(jù)理念的滲透，將超越我們這個(gè)時(shí)代！

本刊

讀圖

ICON遇見“海燕”

德國(guó)氣象局和馬普學(xué)會(huì)共同研制了ICON（ICOsahedral Non-hydrostatic，二十面體非靜力）模式，該模式2014年更新后推出多種分辨率版本，其中，2.5km最高分辨率版本對(duì)臺(tái)風(fēng)“海燕”的預(yù)報(bào)，表現(xiàn)出很好的改進(jìn)（左圖）。而模式的構(gòu)造還使得其運(yùn)轉(zhuǎn)過程中方便地進(jìn)行升降尺度運(yùn)算（右圖），確保了計(jì)算能力用在決定模式性能的最關(guān)鍵處。

來源：DWD

未來氣候模式走向

隨著天氣氣候預(yù)報(bào)模式分辨率的“走高”，未來10年將有更多的要素進(jìn)入模式（上圖），從而讓模式中的“情景”更好地接近“真實(shí)”。與此同時(shí)，超大規(guī)模的模式對(duì)計(jì)算能力的要求（中圖），“倒逼”主要?dú)庀髽I(yè)務(wù)和研究機(jī)構(gòu)更新其計(jì)算設(shè)備（下圖，2013—2014年部分氣象強(qiáng)國(guó)業(yè)務(wù)研究機(jī)構(gòu)引入或更新克雷系列計(jì)算機(jī)）。

來源：NCAR，Cray

預(yù)報(bào)精細(xì)化？請(qǐng)告知你的郵編

挪威氣象部門和廣播網(wǎng)共同主持的氣象預(yù)報(bào)網(wǎng)（http://yr.no），在歐洲乃至全球都很聞名，時(shí)效和精細(xì)化預(yù)報(bào)是網(wǎng)站的品牌，加上免費(fèi)提供數(shù)據(jù)政策，讓該網(wǎng)站在歐洲獨(dú)樹一幟。精細(xì)化街區(qū)的預(yù)報(bào)不僅每小時(shí)都可以更新，用戶還可以在網(wǎng)上定制不同時(shí)間和地點(diǎn)的天氣報(bào)告短信，貼心的服務(wù)贏得了挪威和全球用戶。

來源：http:// yr.no

數(shù)字

歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心每天獲得130個(gè)資料源的3億條觀測(cè)信息，該中心每天發(fā)布7700萬(wàn)個(gè)預(yù)報(bào)產(chǎn)品，包括1300萬(wàn)個(gè)要素場(chǎng)，后者的數(shù)據(jù)量為8TB。

中科院西安光機(jī)所與其參股公司麗恒光微共同推出全球最薄氣壓計(jì)PS2606，整個(gè)傳感器厚度僅為0.65mm。

2014年，超過75顆立方體衛(wèi)星發(fā)射升空，創(chuàng)下新紀(jì)錄。10年前興起的立方體衛(wèi)星，開始只是一種供大學(xué)生將簡(jiǎn)易人造衛(wèi)星發(fā)射到太空的教學(xué)工具。如今，這些利用現(xiàn)有技術(shù)，花費(fèi)幾萬(wàn)而非數(shù)億美元打造的10厘米見方的“盒子”能夠替代昂貴衛(wèi)星的一些功能，一些廠商大力向氣象界推薦。

大數(shù)據(jù)帶來的改變才剛開始

NOAA在2014年推出的1h快速更新（RAP）和3km高分辨率RAP（HRRR）業(yè)務(wù)系統(tǒng)（上圖），讓更多觀測(cè)平臺(tái)快速更新的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)其最大價(jià)值的同時(shí)，也讓模式預(yù)報(bào)輸出，從以往的大范圍趨勢(shì)預(yù)報(bào)（左下圖），開始真正走向定點(diǎn)和定量化（右下圖）。

來源：NOAA

IPCC AR5告訴我們什么？

IPCC氣候變化系列評(píng)估報(bào)告，不僅越來越明確地告知大眾氣候變化確實(shí)在發(fā)生，而其影響很快會(huì)改變我們的生活。例如，集中各領(lǐng)域科學(xué)家智慧的AR5報(bào)告，描述了氣候變化與全球商業(yè)的相互作用，而這種影響機(jī)制已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面。

來源：IPCC

氣候模式發(fā)展之路的深入思考

2014年11月20日，Nature雜志“論壇”欄目發(fā)表關(guān)于高分辨率全球氣候模式的文章，其觀點(diǎn)主要來自英國(guó)學(xué)者帕爾默。這位曾經(jīng)在歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心主持概率預(yù)報(bào)的世界著名科學(xué)家，2014年異?；钴S，特別是其主導(dǎo)提出的“隨機(jī)動(dòng)力”核心和“云解析”模式等理念（參見本刊2014年4期文章“天氣和氣候預(yù)報(bào)：面臨一個(gè)新的拐點(diǎn)？”）讓人眼前一亮。在這篇文章中，帕爾默基于高分辨率氣候模式對(duì)能源和計(jì)算機(jī)資源的巨大消耗，建議在歐洲、北美，以及亞洲氣候研究領(lǐng)先國(guó)家（中國(guó)、印度、日本和韓國(guó)）共同支持的機(jī)構(gòu)，開展以大洲為代表的高分辨率氣候模式研究，瞄準(zhǔn)根本性的科學(xué)問題尋求突破。

來源：Nature

目前歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心數(shù)據(jù)檔案可直接檢索的數(shù)據(jù)信息條數(shù)。該中心數(shù)據(jù)庫(kù)每天增加2億條信息（6TB），回復(fù)該中心7000個(gè)注冊(cè)用戶（650個(gè)活躍用戶）的150萬(wàn)次檢索并提供100TB的數(shù)據(jù)。

日本政府2013年啟動(dòng)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用戰(zhàn)略資助項(xiàng)目之一，就是“大數(shù)據(jù)同化”，該項(xiàng)目研制的超快速30秒周期集合卡爾曼濾波技術(shù)，瞄準(zhǔn)提前30分鐘，分辨率為100m的局地激烈天氣預(yù)報(bào)。

歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心將內(nèi)陸湖泊和沿海區(qū)域進(jìn)行精細(xì)化處理后引入預(yù)報(bào)模式，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的模式夏季對(duì)于2m氣溫預(yù)報(bào)有2%～3%的相對(duì)重要性，并持續(xù)時(shí)間達(dá)到7天。

讀圖/榜單

2014年全球華人作者在Nature和Science上發(fā)表的大氣科學(xué)相關(guān)論文榜

自然災(zāi)害：更多的知識(shí)并未降低損失

2014年歲末，南加州大學(xué)教授Susan Cutter博士在美國(guó)科學(xué)院（NAS）發(fā)表如題演講，提醒社會(huì)更加關(guān)注災(zāi)害的全過程。演講者認(rèn)為，現(xiàn)代社會(huì)的悖論可以解釋其演講題目中提出的問題，即我們的知識(shí)和能力提升的同時(shí)，也提高了面對(duì)自然災(zāi)害的暴露度和敏感性。如演講會(huì)公告圖片（如圖）所示，Cutter博士探討了現(xiàn)代災(zāi)害的影響和驅(qū)動(dòng)因子以及災(zāi)后恢復(fù)等問題，并以卡特里娜和桑迪兩個(gè)颶風(fēng)為例，闡述人群和地點(diǎn)對(duì)災(zāi)害的脆弱性變化。演講者依據(jù)上述基于災(zāi)害個(gè)例的分析，提出災(zāi)害管理層面政策改變和先進(jìn)方法的引進(jìn)等設(shè)想。

來源：NAS

全球三角洲面臨風(fēng)險(xiǎn)

三角洲，也稱作河口沖積平原，是河流入海處一種常見的地貌。今后100年里，世界上大多數(shù)中等規(guī)模以上的三角洲，因?yàn)槌练e物堆積的速度趕不上海平面升高的速度將陷入困局。圖中給出不同規(guī)模的三角洲平原在100年里的沉積量和升高1m需要的沉積量（百萬(wàn)噸）對(duì)比，大多數(shù)三角洲，尤其是大規(guī)模的三角洲，沉積物不足。

來源：Nature Climate Change

數(shù)字

《中國(guó)第二次冰川編目》研究顯示，中國(guó)西部冰川總體呈現(xiàn)萎縮態(tài)勢(shì)，面積縮小了18%左右。統(tǒng)計(jì)表明，中國(guó)西部目前有冰川48571條，總面積51840km2，估算冰川儲(chǔ)量為4494km3。

最新的利用水下機(jī)器人開展的針對(duì)南極海冰厚度的研究表明，南極海冰要比之前認(rèn)為的還要厚。研究發(fā)現(xiàn)，南極海平面以下的海冰平均厚度為1.4～5.5m，其中最厚的海冰達(dá)16m。

2013年歲末，Nature雜志出版商麥克米倫宣布，將開放Nature及旗下其他48種期刊，包括Nature Climate Change和Nature Geoscience等期刊的所有研究論文。讀者可以閱讀全文、分享和評(píng)論，但不能復(fù)制、打印或下載。

榜單

全球地下水減少帶來水安全威脅

美國(guó)加州大學(xué)學(xué)者利用NASA GRACE衛(wèi)星資料，調(diào)查了全球主要干旱和半干旱區(qū)域地下水情況，給出一些區(qū)域2003年4月到2013年5月逐月地下水儲(chǔ)藏下降的情況，從而提出人類面臨著較已知情形更加嚴(yán)重的全球水安全問題。圖中包括的中國(guó)北方平原，估計(jì)目前地下水減少率為22.0mm/yr或8.3km3/yr。

來源：Nature Climate Change

國(guó)際“溫帶氣旋”主題被引頻次最高的前10篇論文

海上交通量呈現(xiàn)增加態(tài)勢(shì)

法國(guó)海洋開發(fā)研究所（French Research Institute for Exploitation of the Sea，IFREMER）的科學(xué)家對(duì)海上交通量及其造成污染量的提高，進(jìn)行了到目前最為準(zhǔn)確的估計(jì)。研究基于7個(gè)空基高度計(jì)資料統(tǒng)計(jì)海上來往船只的數(shù)量，結(jié)果表明過去20年里，全球海上交通增加了4倍，其中增加明顯的海域是印度洋和中國(guó)海，這也反映了世界貿(mào)易的變化。海上船只的增加，也加劇了大氣層污染，例如，印度洋對(duì)流層二氧化氮的增加與海上船只污染直接相關(guān)。

來源：IFREMER

到2014年，全國(guó)30個(gè)省級(jí)政府出臺(tái)了氣象現(xiàn)代化意見，14個(gè)省級(jí)政府成立了氣象現(xiàn)代化建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組或協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)。

在德國(guó)柏林召開的綠色氣候基金組織的一次會(huì)議上，21個(gè)援助國(guó)承諾提供93億美元幫助發(fā)展中國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化，該組織2011年成立，計(jì)劃到2014年底征集到10億美元。

NOAA發(fā)表由13個(gè)國(guó)家的63名科學(xué)家共同完成的關(guān)于北極評(píng)估報(bào)告指出，被稱為“地球冰箱”的北極，其變暖速度是其他地區(qū)的2倍，這一持續(xù)30年之久的“北極放大效應(yīng)”顯著改變了北極的生態(tài)系統(tǒng)。

全國(guó)氣象部門2015年人才招聘會(huì)上，165家單位會(huì)上提供了涉及大氣科學(xué)、遙感應(yīng)用、地球科學(xué)、計(jì)算機(jī)電子信息、數(shù)理、財(cái)會(huì)和機(jī)械儀器等類別各專業(yè)學(xué)科，總計(jì)1788個(gè)崗位。