世界氣象組織（WMO）全球綜合觀測系統(tǒng)（WIGOS）最新進(jìn)展

■ 楊曉武 林雪嬌 張楠 施麗娟 裴翀

WMO還意識到，在大多數(shù)國家，國家氣象水文部門不再是觀測的唯一提供方。不同部門、各種組織正在運(yùn)行與 WMO應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的觀測系統(tǒng)，這些可能是在農(nóng)業(yè)、能源、運(yùn)輸、旅游、環(huán)境、林業(yè)、水資源等部門下運(yùn)作的不同政府機(jī)構(gòu)，特別是在發(fā)展中國家，它們可能是非營利組織，也可能是商業(yè)實體。

2007 年舉行的第十五次世界氣象大會上通過第30號決議，決定建立世界氣象組織（World Meteorological Orgnization，WMO）綜合全球觀測系統(tǒng)（WMO Integrated Global Observing System，WIGOS)；同時，決定將WIGOS作為WMO的優(yōu)先重點工作之一。

根據(jù)決議，作為一個綜合、全面和協(xié)調(diào)的觀測系統(tǒng)，WIGOS將更好地整合和共享來自國家氣象水文部門和其他組織和個人（比如私營企業(yè)）的觀測數(shù)據(jù)，以高效益成本比和可持續(xù)的方式滿足會員在天氣、氣候、水和相關(guān)環(huán)境服務(wù)領(lǐng)域日益增長的觀測需求。同時，作為一個新的組織框架，WIGOS可以有效地融合新的觀測技術(shù)和系統(tǒng)，促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)制定，提高系統(tǒng)的通用性，確保獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)和產(chǎn)品及相關(guān)元數(shù)據(jù)。

WIGOS概念提出之初，不僅要整合不同的地基觀測網(wǎng)絡(luò)，還要整合空基觀測系統(tǒng)；不僅涉及到WMO的技術(shù)規(guī)則修訂，還涉及到數(shù)據(jù)政策的調(diào)整；甚至技術(shù)委員會的作用、職責(zé)和工作安排，以及WMO的各項計劃的結(jié)構(gòu)、WMO秘書處的工作重點都會因此調(diào)整。當(dāng)時可以預(yù)見，推動WIGOS的發(fā)展，WMO會在技術(shù)、管理、政策等方面做出調(diào)整和改革，勢必會給會員及與之相關(guān)的國際組織的工作帶來深遠(yuǎn)的影響（圖1）。

圖1 2007年世界氣象大會提出的WIGOS的框架

2010年，WIGOS還處于概念開發(fā)階段。2011年召開的第十六次世界氣象大會對WIGOS的發(fā)展具有重要意義。此次大會做出決議，決定實施WIGOS，自此，WMO開始組織制定WIGOS實施計劃、設(shè)計開發(fā)WIGOS觀測系統(tǒng)組成、制定WIGOS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、編制和更新WIGOS手冊等。經(jīng)過十多年的開發(fā)，在該框架下，WIGOS逐步整合各個觀測系統(tǒng)，并圍繞觀測系統(tǒng)開發(fā)了技術(shù)規(guī)范、WIGOS臺站標(biāo)識符（WIGOS Station Identifier，WSI）、WIGOS元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、觀測系統(tǒng)能力分析和評估工具（Observing Systems Capability Analysis and Review tool，OSCAR）、WIGOS數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)（WIGOS Data Quality Monitoring System，WDQMS）、WIGOS區(qū)域中心（Regional WIGOS Centre，RWC）等一系列系統(tǒng)和規(guī)范，這些成果都成為會員實施WIGOS所遵循的指南、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和實用工具。特別是，經(jīng)過2016—2019年業(yè)務(wù)試運(yùn)行階段之后，WIGOS的開發(fā)基本趨于成熟，具備了業(yè)務(wù)運(yùn)行條件。2019年召開的第十八次世界氣象大會決定，WIGOS自2020年1月1日起進(jìn)入業(yè)務(wù)運(yùn)行階段。

本文主要介紹近年來WIGOS的最新進(jìn)展，包括第十八次世界氣象大會之后，在WMO推動下WIGOS取得的最新成果。

1 WIGOS的組成

WIGOS主要包括觀測系統(tǒng)、技術(shù)規(guī)范文檔、WSI、WIGOS元數(shù)據(jù)、OSCAR、WDQMS和RWC（圖2）。

圖2 截至2021年WIGOS發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 觀測系統(tǒng)

WIGOS的觀測系統(tǒng)主要包括地基觀測子系統(tǒng)和空基觀測子系統(tǒng)。

1.1.1 地基觀測子系統(tǒng)

目前，WIGOS地基觀測子系統(tǒng)主要包括：世界天氣監(jiān)視網(wǎng)（WWW）的全球觀測系統(tǒng)（GOS）、全球大氣監(jiān)視網(wǎng)計劃（GAW）的觀測部分、水文和水資源計劃的WMO水文觀測系統(tǒng)（WHOS）以及全球冰凍圈監(jiān)視網(wǎng)（GCW）的觀測部分。

這些觀測系統(tǒng)除了包括所有WMO推動發(fā)起的系統(tǒng)外，還有WMO與其他組織共同發(fā)起的觀測系統(tǒng)，包括全球氣候觀測系統(tǒng)（GCOS）和全球海洋觀測系統(tǒng)（GOOS）。這兩個觀測系統(tǒng)均是WMO和聯(lián)合國教科文組織政府間海洋學(xué)委員會（IOC-UNESCO）、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）和國際科學(xué)理事會（ISC）聯(lián)合發(fā)起的。

2016年，WMO在上海召開的第六屆觀測系統(tǒng)對數(shù)值預(yù)報影響研討會上提出了全球基本觀測網(wǎng)（Global Basic Observing Network，GBON）的需求。2018年，執(zhí)行理事會第70次屆會（EC-70）提出要設(shè)計和開發(fā)GBON，以滿足全球數(shù)值天氣預(yù)報和全球氣候監(jiān)測分析的基本要求。作為WIGOS的重要組成部分，GBON主要是針對全球觀測網(wǎng)構(gòu)成及其設(shè)計的技術(shù)規(guī)定，相關(guān)技術(shù)規(guī)定將寫入《WIGOS手冊》。

2018年，WMO召集相關(guān)專家啟動GBON技術(shù)規(guī)定的制定工作，在2020年11月舉行的基礎(chǔ)設(shè)施委員會第一次屆會第二部分會議上，通過了GBON技術(shù)規(guī)定。在2021年6月召開的執(zhí)行理事會第73次屆會（EC-73）上通過對《WIGOS手冊》的修訂，即將GBON內(nèi)容寫入該手冊。2021年10月舉行的世界氣象大會特別屆會（Cg-Ext 2021）批準(zhǔn)了關(guān)于GBON的技術(shù)規(guī)定，將于2023年1月1日起實施。

GBON的規(guī)定基于滿足全球數(shù)值天氣預(yù)報需求設(shè)計，其核心內(nèi)容主要包括兩個方面：

（1）地面觀測。水平站間距必須達(dá)到平均200 km，觀測要素包括氣壓、氣溫、空氣濕度、水平風(fēng)、降水和雪深，必須進(jìn)行國際交換小時數(shù)據(jù)。

（2）高空觀測。水平站站間距必須達(dá)到500 km，觀測要素為溫度、濕度和水平風(fēng)的廓線，高度必須達(dá)到30 hPa，垂直分辨率達(dá)到100 m或更高，一天觀測2次，必須交換觀測數(shù)據(jù)。

此外，GBON的規(guī)定中還涉及對海洋氣象觀測、飛機(jī)觀測、雷達(dá)等的規(guī)定。這些新的規(guī)定，其觀測內(nèi)容基本上與GOS的觀測內(nèi)容相同，而在觀測時間和站點空間分辨率上提高了要求。這也與2011年第十六次世界氣象大會強(qiáng)調(diào)的GOS作為WIGOS的核心組成部分是一致的。

盡管GBON規(guī)定了全球基本觀測網(wǎng)的水平分辨率和觀測頻次，但目前的狀況是，全球在基本天氣和氣候觀測方面還存在巨大的數(shù)據(jù)缺口，這對各地的天氣預(yù)報和氣候預(yù)報的質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。一些國家，特別是小島嶼發(fā)展中國家和最不發(fā)達(dá)國家，實施GBON存在資金和技術(shù)上的困難。在聯(lián)合國氣候變化框架公約締約方大會第二十五次會議（COP25）上，綠色氣候基金、世界銀行、亞洲開發(fā)銀行、UNEP、WMO等主要的發(fā)展和氣候金融機(jī)構(gòu)組成了水文氣象發(fā)展聯(lián)盟，以擴(kuò)大規(guī)模并共同努力生成更好的天氣預(yù)報、預(yù)警和氣候信息。作為其第一優(yōu)先事項，該聯(lián)盟承諾建立系統(tǒng)觀測融資機(jī)制（Systematic Observations Financing Facility，SOFF），以縮小天氣和氣候觀測差距。系統(tǒng)觀測融資機(jī)制的目標(biāo)就是大力促進(jìn)基于地面的基本天氣和氣候觀測數(shù)據(jù)的國際交流，特別是使小島嶼發(fā)展中國家和最不發(fā)達(dá)國家受益①SYSTEMATIC OBSERVATIONS FINANCING FACILITY (SOFF): Draft Terms of Reference,https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=10792。。

系統(tǒng)觀測融資機(jī)制由WMO、聯(lián)合國開發(fā)計劃署（UNDP）和聯(lián)合國環(huán)境署（UNEP）共同創(chuàng)建，并將其建立為聯(lián)合國多伙伴信托基金。在2021年3月、6月和9月舉辦潛在資助者創(chuàng)建SOFF論壇成果基礎(chǔ)上，2021年10月召開的世界氣象大會特別屆會通過決議，批準(zhǔn)設(shè)立SOFF，主要為最不發(fā)達(dá)國家和小島嶼發(fā)展中國家實施和持續(xù)運(yùn)營GBON提供技術(shù)和財政支持。

觀測系統(tǒng)的整合和擴(kuò)充，帶來對數(shù)據(jù)交換的新要求。這次世界氣象大會特別屆會還通過了“WMO統(tǒng)一的地球系統(tǒng)數(shù)據(jù)國際交換政策”的決議。這是繼1995年關(guān)于天氣數(shù)據(jù)國際交換的第40號決議之后的又一重要決議，被專門列為本次會議的第1號決議，以凸顯其重要性。新數(shù)據(jù)政策整合替代了WMO此前沿用的天氣、水文、氣候數(shù)據(jù)國際交換的3個單獨(dú)決議。

數(shù)據(jù)交換的范圍擴(kuò)大至地球系統(tǒng)的天氣、氣候、水、大氣成分、冰凍圈、海洋、空間天氣等7個領(lǐng)域。全球交換的數(shù)據(jù)分為核心數(shù)據(jù)和推薦數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)種類更多、時空密度更高、來源范圍更廣，同時強(qiáng)調(diào)進(jìn)一步加強(qiáng)部門間協(xié)調(diào)和公私伙伴關(guān)系。

1.1.2 空基觀測子系統(tǒng)

WIGOS空基子系統(tǒng)是指通過專用衛(wèi)星觀測大氣、地球表面和海洋的特征，以及太陽活動和空間環(huán)境信息。觀測要素主要包括但不限于：1）三維大氣溫度和濕度場；2）海面和地面溫度；3）風(fēng)場（包括海面和風(fēng)）；4）云特性（云量、云型、云頂高度、云頂溫度、含水量）；5）輻射平衡；6）降水（液態(tài)和凍結(jié)）；7）閃電；8）臭氧濃度（柱體總量和垂直廓線）；9）溫室氣體濃度；10）氣溶膠濃度和特性；11）火山灰云發(fā)生和濃度；12）植被類型和狀況及土壤水分；13）洪水和森林火災(zāi)發(fā)生；14）雪和冰的特性；15）海色；16）波高、波向和波譜；17）海平面和表層流；18）海冰特性；19）太陽活動；20）空間環(huán)境（電磁場、高能粒子通量、電子密度）。

WIGOS空基觀測子系統(tǒng)主要是在氣象衛(wèi)星協(xié)調(diào)組（CGMS）內(nèi)尋求合作，所有會員運(yùn)行的衛(wèi)星都是其組成部分。目前，在OSCAR/Space數(shù)據(jù)庫中注冊有91個國家或組織的264個衛(wèi)星項目②https://space.oscar.wmo.int/spacecapabilities。，包括已經(jīng)發(fā)射運(yùn)行的衛(wèi)星和列入發(fā)射計劃的衛(wèi)星。

1.2 技術(shù)規(guī)范文檔

目前，支持WIGOS概念、組成、運(yùn)行管理的技術(shù)規(guī)范文檔主要包括《技術(shù)規(guī)則：第一卷 通用氣象標(biāo)準(zhǔn)和建議規(guī)范》《WIGOS指南》《WIGOS手冊》《WIGOS元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》《WIGOS區(qū)域中心關(guān)于WIGOS數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)指南》和《OSCAR/Surface用戶手冊》。

（1）《技術(shù)規(guī)則》（WMO-No.49）由世界氣象大會制定，旨在促進(jìn)世界氣象組織各會員之間在氣象學(xué)和水文學(xué)方面的合作，確保各會員所使用的規(guī)范和程序具有足夠的一致性和標(biāo)準(zhǔn)化。其中，在第一卷第一部分中，主要是對WIGOS的概念、內(nèi)涵、觀測系統(tǒng)組成及其屬性等，進(jìn)行了原則性規(guī)定，要求會員按照技術(shù)規(guī)則及其附錄的技術(shù)細(xì)則規(guī)定，推動WIGOS實施。

（2）《WIGOS手冊》（WMO-No.1160）是《技術(shù)規(guī)則》的附錄8?！禬IGOS手冊》主要是對建立和運(yùn)行WIGOS觀測系統(tǒng)（觀測網(wǎng)絡(luò)）的要求。2011年召開的第十六次世界氣象大會決定編制《WIGOS手冊》，《WIGOS手冊》第一版于2015年經(jīng)第十七次世界氣象大會批準(zhǔn)通過。目前已經(jīng)出版《WIGOS手冊》第二版（2019版），是2019年經(jīng)第十八次世界氣象大會批準(zhǔn)通過的。

（3）《WIGOS指南》（WMO-No.1165）。《WIGOS指南》涵蓋WSI、WIGOS元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、觀測系統(tǒng)能力分析和審查（OSCAR）工具、觀測網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原則、國家級WIGOS實施、WIGOS數(shù)據(jù)伙伴關(guān)系、WIGOS區(qū)域中心和地基觀測WIGOS數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)等的技術(shù)要求或?qū)嵤┲笇?dǎo)。目前已經(jīng)出版《WIGOS指南》第二版（2019版），已經(jīng)在第十八次世界氣象大會批準(zhǔn)?！禬IGOS指南》第一版由2017年召開的執(zhí)行理事會第69 次屆會（EC-69）通過。

（4）《WIGOS元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》（WMO-No.1192）?！禬IGOS元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》是關(guān)于WIGOS元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)定義。

（5）《WIGOS區(qū)域中心關(guān)于WIGOS數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)指南》（WMO-No.1224）。該文檔是《WIGOS指南》第9章的附錄，是為RWC運(yùn)行WDQMS提供了技術(shù)指南。目前最新的文檔是2018版。

（6）《OSCAR/Surface 用戶手冊》。該手冊是關(guān)于如何使用OSCAR／Surface工具的操作說明書。目前最新手冊的中文版是2019版，英文版已經(jīng)更新到2021版。

1.3 WIGOS 臺站標(biāo)識符（WIGOS Station Identifier，WSI）

WSI于2016年開發(fā)完成，編碼包括四段：序列代碼-發(fā)布者代碼-發(fā)布號-本地標(biāo)識符。根據(jù)規(guī)定，一個觀測站須至少有一個WSI，也可以同時有多個WSI。例如，北京站標(biāo)識符可編為：0-20000-0-54511。

同年，OSCAR/Surfaces上線啟用，其作用是將站點與其 WIGOS元數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，利用OSCAR/Surface數(shù)據(jù)庫就能查到與該站有關(guān)的所有 WSI。同時，WMO凍結(jié)了對WMO-No.9出版物A卷（關(guān)于所有觀測站信息）的更新，所有臺站信息都進(jìn)入OSCAR/Surface數(shù)據(jù)庫，并規(guī)定自2016年7月1日起，不在A卷中的新建觀測站，要按照WSI的編碼規(guī)則注冊到OSCAR/Surface中。

1.4 WIGOS元數(shù)據(jù)

WIGOS開發(fā)的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主要用于地基觀測系統(tǒng)，包括觀測變量、觀測目的、觀測站點或平臺、觀測環(huán)境、觀測儀器方法等在內(nèi)的10大類共66項，通過OSCAR/Surface工具實施。所有規(guī)定的臺站元數(shù)據(jù)都是由會員收集并存儲，然后按要求將其WIGOS元數(shù)據(jù)上傳至OSCAR/Surface，以便在國際上交換觀測數(shù)據(jù)。此外，OSCAR/Surface包括一些規(guī)定之外的元數(shù)據(jù)領(lǐng)域，如人口密度等信息，會員應(yīng)將盡可能多的元數(shù)據(jù)領(lǐng)域納入OSCAR/Surface中，以利于未來多方來源數(shù)據(jù)的融合。

1.5 觀測系統(tǒng)能力分析和評估工具（Observing Systems Capability Analysis and Review tool，OSCAR）

OSCAR是WIGOS元數(shù)據(jù)的關(guān)鍵信息來源，旨在記錄觀測臺站的元數(shù)據(jù)，包含三種工具：需求滾動評估（Rolling Review of Requirements，RRR），觀測系統(tǒng)能力分析和評估工具地基觀測元數(shù)據(jù)（OSCAR/Surface）和觀測系統(tǒng)能力分析和評估工具空基觀測元數(shù)據(jù)（OSCAR/Space）。

需求滾動評估將審查會員對觀測不斷發(fā)展的需求，以及現(xiàn)有觀測系統(tǒng)的功能，規(guī)劃并評估所有WMO和WMO共同贊助的觀測系統(tǒng)的性能，審查過程包括以下4個階段。

（1）在各 WMO 應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)評估無技術(shù)限制（指未受任意一種觀測技術(shù)限制）的用戶觀測需求；

（2）評估地基和空基的現(xiàn)有系統(tǒng)和計劃建設(shè)系統(tǒng)的觀測能力；

（3）比較性評估，觀測系統(tǒng)能力要求的相互比較；

（4）制定指導(dǎo)報告，就如何彌補(bǔ)每個應(yīng)用領(lǐng)域的差距提供分析及建議。

需求滾動評估過程匯總?cè)缦滦畔ⅲ涸谥苯舆\(yùn)用觀測數(shù)據(jù)的WMO應(yīng)用領(lǐng)域會員不斷發(fā)展的觀測需求；目前和計劃建設(shè)的WMO觀測系統(tǒng)滿足這些需求的程度；每個應(yīng)用領(lǐng)域的專家就差距和工作重點提出指導(dǎo)意見，以便應(yīng)對WIGOS觀測系統(tǒng)的不足和機(jī)遇；以及WIGOS觀測系統(tǒng)的未來發(fā)展規(guī)劃。

OSCAR/Surface數(shù)據(jù)庫①http://oscar.wmo.int/surface。是國際交換的地基觀測臺站元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，可查詢某臺站W(wǎng)SI以及觀測元數(shù)據(jù)信息，是協(xié)助WMO和成員完成對WIGOS元數(shù)據(jù)管理的關(guān)鍵工具，也是WDQMS中可用性監(jiān)控數(shù)據(jù)的來源。OSCAR/Surface是基于Web的工具軟件，可使用任何Web瀏覽器通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行訪問。該工具提供了手動提交元數(shù)據(jù)的功能，也提供了機(jī)器對機(jī)器提交元數(shù)據(jù)的接口。2021年10月28日，發(fā)布OSCAR/Surface新版本（1.7版）。新版本主要改進(jìn)的是，將WDQMS對GOS地面站和高空站的性能監(jiān)測結(jié)果集成到OSCAR/Surface中。

OSCAR/Space數(shù)據(jù)庫與OSCAR/Surface類似，是關(guān)于空基觀測系統(tǒng)元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，內(nèi)容主要包含環(huán)境衛(wèi)星任務(wù)、儀器和其他相關(guān)信息的詳細(xì)信息。2021年10月1日，發(fā)布OSCAR/Space的新版本（2.6版）。新版本增加了差距分析（Gap Analysis）相關(guān)的新功能。同時，網(wǎng)址由http://www.wmo-sat.info/oscar/spacecapabilities變更為https://space.oscar.wmo.int。

1.6 WIGOS數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)視系統(tǒng)（WDQMS）

WMO開發(fā)部署了WDQMS，用于對全球觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控與評估工作。WDQMS是WMO開發(fā)的網(wǎng)頁工具(https://wdqms.wmo.int/)，由歐洲中期天氣預(yù)報中心（ECMWF）負(fù)責(zé)運(yùn)維，于2020年3月正式上線運(yùn)行1.0版本。在運(yùn)行過程中，WDQMS也在逐步進(jìn)行功能完善，當(dāng)前運(yùn)行版本為2021年3月更新的1.3.1版本。

目前，WDQMS有兩個模塊用于對WIGOS的監(jiān)視：第一個模塊是通過四個全球數(shù)值預(yù)報中心②德國氣象局（DWD），歐洲中等天氣預(yù)報中心（ECMWF），日本氣象局（JMA）和美國國家環(huán)境預(yù)報中心（NCEP）。，近實時地監(jiān)控全球觀測系統(tǒng)網(wǎng)運(yùn)行情況。該工具模塊將來自WIGOS監(jiān)控中心基于地基觀測數(shù)據(jù)的可用性和質(zhì)量，與來自O(shè)SCAR/Surface的WIGOS元數(shù)據(jù)和用戶需求聯(lián)系起來，向WMO會員和RWC提供有關(guān)觀測系統(tǒng)問題的信息，以進(jìn)行后續(xù)跟蹤（圖3）。

圖3 WDQMS地面站監(jiān)控結(jié)果

另一模塊是監(jiān)控GCOS運(yùn)行情況。該模塊基于德國氣象局（DWD）提供的每月統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對GCOS地面網(wǎng)絡(luò)（GCOS Surface Network，GSN）和GCOS高空網(wǎng)絡(luò)（GCOS Upper-Air Network，GUAN）進(jìn)行監(jiān)控。

每種模塊都監(jiān)測地面、高空觀測數(shù)據(jù)的可用性、及時性和數(shù)據(jù)質(zhì)量。地面要素包括地面氣壓、氣溫、相對濕度和風(fēng)（經(jīng)向風(fēng)和緯向風(fēng)）；高空要素包括氣溫、相對濕度、風(fēng)向和風(fēng)速。

1.7 WIGOS區(qū)域中心（Regional WIGOS Centre，RWC）

RWC在推進(jìn) WIGOS 在區(qū)域?qū)用嫔系膶嵤?，特別是在監(jiān)控和改進(jìn)觀測方面將發(fā)揮關(guān)鍵作用。

根據(jù)WMO對RWC的功能定位，必須具備履行的功能，即：1）區(qū)域WIGOS元數(shù)據(jù)管理，與區(qū)域協(xié)會內(nèi)會員合作以促進(jìn)收集和更新OSCAR/Surface元數(shù)據(jù)并提供質(zhì)量控制；2）區(qū)域 WIGOS性能監(jiān)控和事件管理，就數(shù)據(jù)可用性或數(shù)據(jù)質(zhì)量問題改進(jìn)方面與會員進(jìn)行溝通。

RWC的可選功能是根據(jù)可用資源和區(qū)域需求，可以采用一種或多種，例如：1）協(xié)助協(xié)調(diào)區(qū)域/分區(qū)域和國家WIGOS項目；2）協(xié)助區(qū)域和國家觀測網(wǎng)絡(luò)管理；3）支持區(qū)域能力發(fā)展活動。

2021年4月，INFCOM-1（III）屆會上通過一項建議，提出《指定、監(jiān)督、重新確認(rèn)RWC的程序》，在2021年6月召開的執(zhí)行理事會第73次屆會（EC-73）已經(jīng)通過該程序。WIGOS區(qū)域中心的審計認(rèn)證由觀測、基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)委員會（INFCOM）負(fù)責(zé)具體實施。RWC的審計程序規(guī)定，有意愿的會員具備必備功能后才能提交RWC試點階段的申請，批準(zhǔn)過程3個月，通過后以試點模式運(yùn)行一年，期間需定期提交報告給所在區(qū)域協(xié)會主席和WMO秘書處，一年后提交試點運(yùn)行階段報告，由WMO秘書處和INFCOM主席安排評估小組進(jìn)行審核評估，最終由INFCOM主席批準(zhǔn)認(rèn)證為正式RWC。

中國氣象局于2018年申請二區(qū)協(xié)RWC試點。經(jīng)過幾年的能力建設(shè)，試運(yùn)行情況良好。2021年3月，二區(qū)協(xié)第16次管理組會通過二區(qū)協(xié)RWC聯(lián)合運(yùn)行概念文件，此概念文件是由中國和日本共同提出的；2021年7月，中國和日本正式啟動二區(qū)協(xié)RWC聯(lián)合試運(yùn)行；2021年8月，提交RWC試運(yùn)行階段自評報告，由INFCOM專家組進(jìn)行評審?fù)ㄟ^；2021年9月，WMO二區(qū)協(xié)第17次屆會通過決議，認(rèn)定中國北京（RWCBeijing）成為正式業(yè)務(wù)運(yùn)行的RWC①RWC Beijing recognized as one of WIGOS regional centres -China Meteorological Administration，https://public.wmo.int/en/media/newsfrom-members/rwc-beijing-recognized-one-of-wigos-regional-centres-china-meteorological。，同時獲得認(rèn)定的還有日本東京（RWC-Tokyo）②RWC Tokyo designation as a Regional WIGOS Centre -Japan Meteorological Agency,https://public.wmo.int/en/media/news-from-members/rwc-tokyo-designation-regional-wigos-centre-japan-meteorological-agency。。RWC-Beijing和RWCTokyo是首批正式業(yè)務(wù)運(yùn)行的RWC③Designation of RA II Regional WIGOS Centres (China and Japan) as operational centres，https://community.wmo.int/wigos-newsletter-vol7-no4-october-2021#jump_6。。

2 WIGOS運(yùn)行

WIGOS運(yùn)行包括試運(yùn)行和業(yè)務(wù)運(yùn)行2個階段。

2.1 WIGOS試運(yùn)行

2015年，第十七次世界氣象大會決定，自2016年起，WIGOS進(jìn)入試運(yùn)行階段，為期4年。具體運(yùn)行要求包括會員規(guī)范各自地理責(zé)任區(qū)內(nèi)WSI，提供和維護(hù)臺站元數(shù)據(jù)，使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與格式提供經(jīng)過質(zhì)量控制的觀測數(shù)據(jù)，確保每個觀測系統(tǒng)或儀器得到嚴(yán)格維護(hù)等。

截止到 2019年12月WIGOS試運(yùn)行階段結(jié)束時，WIGOS各方面的取得順利進(jìn)展。

（1）國家層面。絕大多數(shù)會員均通過WMO秘書處在各區(qū)域安排的WIGOS專項研討會，了解WIGOS的概念以及具體技術(shù)細(xì)節(jié)，并在一定程度上使用OSCAR/Surface數(shù)據(jù)庫來管理其地基觀測系統(tǒng)；少數(shù)會員已制定并批準(zhǔn)其國家WIGOS實施計劃。

（2）WIGOS 監(jiān)管和指南材料。《WIGOS手冊》和《WIGOS指南》已經(jīng)發(fā)布，并在不斷更新版本，要求WIGOS的各實施方遵守手冊和指南的要求。

（3）OSCAR數(shù)據(jù)庫。OSCAR/Requirement已得到修訂，且更新涵蓋全部14個目前公認(rèn)的應(yīng)用領(lǐng)域；OSCAR/Space 2.0已經(jīng)部署，在空間機(jī)構(gòu)和用戶界獲得廣泛使用；OSCAR/Surface數(shù)據(jù)庫于2016年投入業(yè)務(wù)使用，錄入了全球各類觀測臺站的元數(shù)據(jù)信息，由WMO秘書處定期組織培訓(xùn)課程和研討會，各會員指定聯(lián)絡(luò)人負(fù)責(zé)在OSCAR/Surface系統(tǒng)中維護(hù)本國/地區(qū)的臺站元數(shù)據(jù)信息。

（4）WDQMS?？傮w概念基本成熟，將全球數(shù)值預(yù)報中心的現(xiàn)有監(jiān)測能力用于全球觀測系統(tǒng)地基部分，為全球觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量提供實時監(jiān)控與評估。

（5）RWC。在一區(qū)協(xié)（RAI），與肯尼亞、坦桑尼亞以及摩洛哥等國達(dá)成了建立兩個RWC試點項目的非正式協(xié)議；在二區(qū)協(xié)（RA II），中國和日本申請建立的RWC已試點運(yùn)行兩年；在三區(qū)協(xié)（RA III），RWC開始了試點模式，按照先前達(dá)成的協(xié)議，阿根廷負(fù)責(zé)對南部的會員做技術(shù)支持，巴西對北部的會員做技術(shù)支持，并已建立了專門的團(tuán)隊來運(yùn)行相關(guān)業(yè)務(wù)；五區(qū)協(xié)（RAV）批準(zhǔn)了分布式RWC的概念；六區(qū)協(xié)（RAVI）建立了經(jīng)正式批準(zhǔn)的具有部分職能的RWC試點項目。

2.2 WIGOS業(yè)務(wù)運(yùn)行

由于在試運(yùn)行階段（2016—2019）時開展了開發(fā)工作，使得WIGOS已經(jīng)成熟，完全可在2020年開始進(jìn)入業(yè)務(wù)階段。2019年6月，在日內(nèi)瓦召開第十八次世界氣象大會，認(rèn)為WIGOS已趨于成熟，決定于2020年1月1日起正式投入業(yè)務(wù)。WIGOS作為WMO的一項核心活動，被視為支持WMO所有計劃和應(yīng)用領(lǐng)域的一項基本的基礎(chǔ)設(shè)施，將繼續(xù)完善，以使該系統(tǒng)能夠全面服務(wù)于WMO各應(yīng)用領(lǐng)域。2020—2023年，WMO將要繼續(xù)開發(fā)WIGOS。

WIGOS進(jìn)入業(yè)務(wù)運(yùn)行后，在第一個階段即WMO的2020—2023年財期，主要開展以下領(lǐng)域的活動：

（1）推進(jìn)國家WIGOS實施；

（2）繼續(xù)培育成員遵守WIGOS技術(shù)規(guī)則的文化；

（3）實施GBON和RBON；

（4）WDQMS的業(yè)務(wù)部署；

（5）RWC的業(yè)務(wù)部署；

（6）進(jìn)一步開發(fā)OSCAR數(shù)據(jù)庫。

其中，高優(yōu)先工作是有助于會員開發(fā)和實施其國家WIGOS計劃的活動，尤其側(cè)重于需求最大的不發(fā)達(dá)國家、內(nèi)陸發(fā)展中國家和小島嶼發(fā)展中國家。根本問題是，有必要在各氣象機(jī)構(gòu)內(nèi)落實與數(shù)據(jù)管理有關(guān)的健全規(guī)范、政策和能力，確保會員能夠有力和高效地管理其觀測數(shù)據(jù)，能夠提煉數(shù)據(jù)的價值以支持其服務(wù)，并整合來自不同機(jī)構(gòu)的多源觀測數(shù)據(jù)。

在WIGOS業(yè)務(wù)化階段，預(yù)計各國的氣象機(jī)構(gòu)將為國家實施WIGOS承擔(dān)更大的責(zé)任，并利用WIGOS提供的框架，在國家層面的氣象觀測數(shù)據(jù)獲取和管理方面發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用。因此，各國的氣象機(jī)構(gòu)將成為WIGOS在國家層面的關(guān)鍵整合者，既要根據(jù)WMO技術(shù)規(guī)則強(qiáng)化其自身的觀測系統(tǒng)業(yè)務(wù)運(yùn)行能力，同時要根據(jù)其在觀測數(shù)據(jù)獲取、加工及分發(fā)方面的經(jīng)驗，建立國家伙伴關(guān)系并發(fā)揮國家領(lǐng)導(dǎo)作用。

除了敦促會員整合國家氣象水文部門的各類觀測系統(tǒng)外，WMO還意識到，在大多數(shù)國家，國家氣象水文部門不再是觀測的唯一提供方。不同部門、各種組織正在運(yùn)行與 WMO應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的觀測系統(tǒng)，這些可能是在農(nóng)業(yè)、能源、運(yùn)輸、旅游、環(huán)境、林業(yè)、水資源等部門下運(yùn)作的不同政府機(jī)構(gòu)，特別是在發(fā)展中國家，它們可能是非營利組織，也可能是商業(yè)實體。因此，WMO也積極推動盡可能地整合其他觀測系統(tǒng)，即在WIGOS的框架下，通過解決與數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)格式、通信線路和數(shù)據(jù)存儲庫相關(guān)的技術(shù)問題，制定有關(guān)數(shù)據(jù)政策的協(xié)議，與這些外部的觀測提供方建立起伙伴關(guān)系，這對國家氣象水文部門拓展觀測是有好處的。

特別值得一提的是，從形成WIGOS初始概念，到制定WIGOS 2040年愿景，始終貫穿著WIGOS的核心，就是整合全球不同觀測系統(tǒng)。通過WIGOS確保各會員在標(biāo)準(zhǔn)一致的規(guī)范和程序下，整合全球、區(qū)域和國家觀測系統(tǒng)，以及整合氣象部門以外的觀測系統(tǒng)，使之成為一個綜合的地球觀測系統(tǒng)，以滿足會員開展地球系統(tǒng)預(yù)報和服務(wù)對于觀測不斷變化的需求。

3 WIGOS未來愿景

第十八次世界氣象大會通過了《WIGOS 2040年愿景》，提出未來幾十年在WMO領(lǐng)域內(nèi)用戶對觀測數(shù)據(jù)的要求將如何演變，以及為滿足這些要求的綜合觀測系統(tǒng)發(fā)展的愿景。此愿景作為WMO綱領(lǐng)性指導(dǎo)文件，充分考慮到2040年可能出現(xiàn)或演進(jìn)的新的氣象服務(wù)需求（包括多種新的應(yīng)用領(lǐng)域，例如氣候服務(wù)、空氣質(zhì)量預(yù)報和監(jiān)測、水圈和冰雪圈的監(jiān)測服務(wù)需求等），并對到2040年的全球觀測系統(tǒng)格局和信息技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步進(jìn)行了預(yù)測。

《WIGOS 2040年愿景》分為三章。

第一章介紹了“愿景”并描述了其目的和范圍。它討論了天氣、水和氣候服務(wù)的主要驅(qū)動因素以及服務(wù)提供能力和要求的趨勢。它還概述了 WIGOS 的原則和設(shè)計驅(qū)動因素。

第二章和第三章主要是對WIGOS的組成部分、地基觀測和空基觀測，提出了滿足所有WMO 應(yīng)用領(lǐng)域不斷變化的觀測需求。第二章描述了空基觀測系統(tǒng)部分，對到2040年空間技術(shù)進(jìn)步預(yù)測的框架進(jìn)行了目標(biāo)設(shè)定；第三章介紹了地基觀測系統(tǒng)部分，列舉了不同領(lǐng)域地基觀測系統(tǒng)可預(yù)見的未來發(fā)展以及趨勢，包括高空觀測、陸地、江河、湖泊和海洋的近地觀測、海洋水下觀測、冰凍圈觀測、空間天氣觀測、研究和開發(fā)觀測系統(tǒng)以及業(yè)務(wù)探索等。

4 存在問題與挑戰(zhàn)

經(jīng)過了十幾年的發(fā)展，WIGOS從提出概念到進(jìn)入業(yè)務(wù)化，包括中國在內(nèi)的許多會員為推動發(fā)展WIGOS做了大量的工作。但目前來看，順利實施WIGOS還存在很多問題。比如，在WMO層面，面臨會員發(fā)展不平衡問題，實施WIGOS存在不同程度的差異，為整合全球氣象觀測資源，雖然通過了GBON，但推動實施建設(shè)GBON存在困難，特備是在一些不發(fā)達(dá)國家國家以及海洋上建設(shè)觀測站；在國家層面，各個國家氣象水文部門整合相關(guān)部門、公私部門的資源，推動WIGOS在國家層面的實施，存在政策、管理、技術(shù)、人才等方面不完善的問題。

在技術(shù)層面，將目前實行的五位區(qū)站號（為與WSI區(qū)別，WMO稱作TSI，Traditional Station Identifier），升級成四段碼的WSI，不是簡單的標(biāo)識符的改變。筆者研究過WSI編碼之后，認(rèn)為目前的WSI存在一個缺陷，就是第四段的長度不是固定的，定義為1～16位，具體由各個會員來定義。如果業(yè)務(wù)上全部切換為現(xiàn)在WSI方案，首先影響的就是觀測數(shù)據(jù)的國際交換，如何把WSI加入到觀測數(shù)據(jù)中編碼進(jìn)行國際交換，是有待解決的頭號問題；其次，數(shù)據(jù)交換編碼的改變，直接會對各個會員的信息系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理帶來沖擊，各個會員的信息系統(tǒng)如何安全平穩(wěn)的實現(xiàn)對WSI支持，各業(yè)務(wù)軟件平臺是否具備處理WSI數(shù)據(jù)的功能，是技術(shù)上最大的挑戰(zhàn)。

5 結(jié)語

WIGOS從提出概念到發(fā)展較為完善，盡管WMO宣布WIGOS已經(jīng)業(yè)務(wù)化，但WIGOS各組成部分還存在很多不完善的地方，會員如何更好地響應(yīng)和實施GBON，如何解決諸如WSI等技術(shù)難題，以及WIGOS如何更好地適應(yīng)未來經(jīng)濟(jì)社會對氣象服務(wù)的需求，從而準(zhǔn)確把握對觀測的需求等，都是非常大的挑戰(zhàn)。我們看到，WIGOS整體構(gòu)架設(shè)計科學(xué)、合理，具有可持續(xù)性，也一直在不斷發(fā)展完善中，相信隨WIGOS進(jìn)一步解決政策、管理、技術(shù)等方面的問題，WIGOS的運(yùn)行會越來越穩(wěn)定，也將影響全球地球系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展。

深入閱讀

世界氣象組織,2007.第十五次世界氣象大會: 含決議案的最終節(jié)略報告(WMO-No.1026).日內(nèi)瓦: 世界氣象組織.https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=5231.

世界氣象組織,2011.第十六次世界氣象大會: 含決議案的最終節(jié)略報告（WMO-No.1077）.日內(nèi)瓦: 世界氣象組織.https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=5269.

世界氣象組織,2019.第十八次世界氣象大會: 最終節(jié)略報告(WMO-No.1236).日內(nèi)瓦: 世界氣象組織.https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=9832.

世界氣象組織,2018.執(zhí)行理事會-第七十次屆會最終節(jié)略報告（WMO-No.1218）.日內(nèi)瓦: 世界氣象組織.https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=5182.

世界氣象組織,2020.觀測、基礎(chǔ)設(shè)施與信息系統(tǒng)委員會: 第一次屆會臨時最終節(jié)略報告（WMO-No.1251）.日內(nèi)瓦: 世界氣象組織.https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=10621.

張文建,2010.世界氣象組織綜合觀測系統(tǒng)（WIGOS）.氣象,36(3): 1-8.