2030年的氣象界是什么樣子
——《國際氣象技術(shù)》為你描述

■ 賈朋群 編輯

2010年創(chuàng)刊的氣象技術(shù)類期刊《國際氣象技術(shù)》，在其十周年紀念刊中，邀請了來自多個國家的10位專家，就10年后世界氣象界的模樣，以及支撐這些改變的技術(shù)做出預(yù)測。這些專家既有美國氣象局長、ECMWF技術(shù)團隊這樣的政府官員和研發(fā)人員，更多的是來自企業(yè)和組織具體實施氣象研發(fā)的人員。在他們的回答中，除了地球系統(tǒng)、AI和最新衛(wèi)星技術(shù)等多人提及的內(nèi)容之外，本文就其他頗有新意的觀點進行介紹。

（1）一方面，全球氣象界（GWE）之間的合作從未如此密切并且正在加速發(fā)展，公私合作伙伴關(guān)系正在上升期，并正在以多種不同的形式進行嘗試；另一方面，隨著私營部門能力提升，在某些領(lǐng)域，私營部門將成為國家氣象水文部門目前正在開展的某些業(yè)務(wù)的對手。政府組織正在深層次上向私企開放，不僅僅是硬件和技術(shù)的提供者，而且還包括服務(wù)和數(shù)據(jù)。數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)在走向開放，計算機代碼開源分享。許多服務(wù)甚至跨越政治邊界，在全球范圍內(nèi)提供。

（2）公共-私營在氣象發(fā)展中扮演的角色及其轉(zhuǎn)化的一個極好的例子，是NOAA目前的執(zhí)行局長尼爾·雅各布斯。執(zhí)掌NOA A前他在松下任職，利用TA M DA R飛機探測數(shù)據(jù)做出的一些出色預(yù)測。在一項名為國家中尺度網(wǎng)計劃的支持下，松下繼續(xù)向NOAA提供先進的全球飛機氣象數(shù)據(jù)，以改善美國國家氣象局的預(yù)報。隨著裝載TAMDAR的飛機在北美近300個機場起飛和降落，風(fēng)、溫度和濕度便可實現(xiàn)每五秒鐘觀測一次。學(xué)術(shù)界與政府合作的一個例子是業(yè)內(nèi)熟知的WRF-Hydro模式已成為NOAA國家水模式（NWM）的基礎(chǔ)。

（3）在未來10年內(nèi)對氣象領(lǐng)域影響最大的趨勢之一是轉(zhuǎn)向基于影響的天氣預(yù)報。例如，當(dāng)發(fā)生暴雨時，預(yù)報和影響之間需要互動，才能結(jié)合特定時段的降水量數(shù)據(jù)和坡度、土壤類型等地形條件數(shù)據(jù)，預(yù)測出山體滑坡發(fā)生的概率。

（4）氣象觀測將走向分層觀測網(wǎng)。未來不再是擁有一個已知每個站點并進行質(zhì)量的扁平網(wǎng)絡(luò)，替代者是一個高層網(wǎng)，再下面還可以有第三層，這些分層網(wǎng)最下端，是通過物聯(lián)網(wǎng)可以看到的來自消費者的氣象數(shù)據(jù)。

（5）未來邊界層足夠密集的高質(zhì)量觀測，將為世界各地創(chuàng)建千米尺度的預(yù)報。行星邊界層是需要更優(yōu)數(shù)據(jù)的領(lǐng)域之一，應(yīng)該在行星邊界層中使用更可靠的廓線信息，而目前這樣的信息尚不存在。

（6）從衛(wèi)星的角度來看，需要重新認識的一項非常重要的技術(shù)是地球靜止探測器。自20世紀70年代和80年代，可見光紅外自旋掃描輻射計（VISSR）大氣測深儀（VAS）設(shè)計并在GOES衛(wèi)星上運行以來，NASA沒有在地球靜止軌道上進行過任何溫度和濕度探測的實驗工作。VAS的光譜分辨率很低，只有12個通道，而目前近地軌道衛(wèi)星上的高光譜分辨率探測器有2000多個通道。如果使用光譜分辨率更高的地球靜止探測器，能每30秒或每分鐘收集一次數(shù)據(jù)，這樣就能更好地了解小尺度天氣，對模式研究也將非常重要。

（7）影響氣象界最重大的技術(shù)進步正發(fā)生在行業(yè)之外。私營部門增值產(chǎn)品出現(xiàn)了爆炸式增長。如今氣象數(shù)據(jù)應(yīng)用方式多種多樣，社交平臺、電視頻道和應(yīng)用程序都可以。一個巨大的挑戰(zhàn)也隨著其更廣泛的傳播出現(xiàn)：確保信息以負責(zé)、準確和可靠的方式傳播。令人擔(dān)憂的是，如今公眾可獲悉大量天氣信息，但事實上這些信息經(jīng)過了過濾，以獲得更大的商業(yè)利益。未來公共和私營部門將繼續(xù)緊密合作，但是為了使這種伙伴關(guān)系良好運轉(zhuǎn)，需要制定“道德守則”，以保證正確使用數(shù)據(jù)。

（8）氣象行業(yè)需要實施“啞巴工程”，測風(fēng)和測溫并不需要超級靈巧的方式，而是需要更便宜、能夠大批量生產(chǎn)的方式，來獲得更多觀測結(jié)果。建議NOAA與其花費數(shù)十億美元來升級整個北美雷達網(wǎng)絡(luò)，不如購買50臺雷達安裝在卡車上，或100臺探空系統(tǒng)在貨車上——這些技術(shù)如今價格相對合理。然后組建一個團隊，每天開車到危險區(qū)域，以非常精細的分辨率收集大量數(shù)據(jù)。然后，他們將其上傳到數(shù)據(jù)中心輸入模型。擁有這些“靶向”精細網(wǎng)格化數(shù)據(jù)將使我們有很大機會開展5 h嚴重風(fēng)暴預(yù)報。