氣象科學(xué)的新視野：WMO長(zhǎng)期目標(biāo)實(shí)施的啟示

■ 王卓妮 賈朋群

2023年5月22日，在全球氣象界的期待和關(guān)注中，世界氣象組織（WMO）第19屆大會(huì)召開(kāi)。大會(huì)涉及內(nèi)容廣泛，通過(guò)多個(gè)維度展示了WMO作為聯(lián)合國(guó)體系下由科技主導(dǎo)的專門(mén)機(jī)構(gòu)如何借助學(xué)科發(fā)展和新的技術(shù)，更有效實(shí)現(xiàn)其挽救生命財(cái)產(chǎn)和推進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的使命。

自2019年WMO第18屆大會(huì)以來(lái)，全球氣象界與很多國(guó)際社會(huì)發(fā)展熱點(diǎn)事件聯(lián)系在一起（圖1）。本文主要以在WMO第19屆大會(huì)上發(fā)布的WMO對(duì)其5個(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)在2020—2022年績(jī)效評(píng)估報(bào)告以及大會(huì)涉及科學(xué)和技術(shù)進(jìn)步的相關(guān)內(nèi)容為出發(fā)點(diǎn)，從WMO發(fā)展的角度，審視氣象科學(xué)的最新發(fā)展態(tài)勢(shì)。

圖1 2019年以來(lái)全球媒體針對(duì)WMO相關(guān)報(bào)道熱點(diǎn)分布（來(lái)源：WMO第19屆大會(huì)資料）

1 WMO活動(dòng)始終在應(yīng)用端推進(jìn)氣象科學(xué)

WMO的前身國(guó)際氣象組織（IMO）在150年前成立時(shí)，氣象還是物理學(xué)中的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。然而，在物理、化學(xué)等領(lǐng)域?qū)W者的努力下，隨著科技水平的整體提升，氣象傳感器技術(shù)已經(jīng)成熟，氣象觀測(cè)網(wǎng)開(kāi)始發(fā)展壯大，為現(xiàn)代氣象科學(xué)的孕育創(chuàng)造了條件?，F(xiàn)代氣象科學(xué)在20世紀(jì)初建立，不僅意味著氣象和大氣科學(xué)從物理學(xué)等母學(xué)科分離出來(lái)，在社會(huì)影響和實(shí)踐方面，更是讓天氣預(yù)報(bào)從藝術(shù)步入科學(xué)之路。這樣的轉(zhuǎn)化，無(wú)疑讓以IMO創(chuàng)建為標(biāo)志的全球氣象事業(yè)有了更廣大的發(fā)展空間。

到WMO于1950年成立時(shí)，天氣預(yù)報(bào)成為最早搭上電子計(jì)算機(jī)快車的自然科學(xué)學(xué)科，氣象借助電子計(jì)算機(jī)算力指數(shù)級(jí)的提升，在過(guò)去70多年里將數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（NWP）從起步幾乎做到了極致接近了可預(yù)報(bào)性的“天花板”。期間，從20世紀(jì)60年代首顆氣象衛(wèi)星開(kāi)始，天基觀測(cè)更多地為NWP提供觀測(cè)數(shù)據(jù)，有效地克服了地基和空基觀測(cè)的短板。正是借助NWP和氣象衛(wèi)星精細(xì)化觀測(cè)等新手段的進(jìn)步，讓W(xué)MO領(lǐng)導(dǎo)的全球氣象事業(yè)進(jìn)入新階段，即由觀測(cè)直通預(yù)報(bào)并不斷地向更多的潛在服務(wù)領(lǐng)域廣泛滲透。

本屆大會(huì)，在某種意義上，也是一個(gè)里程碑，即全球氣象人的視野已經(jīng)完成從天氣、氣候到地球系統(tǒng)的過(guò)渡。在這一重要過(guò)渡的關(guān)鍵時(shí)刻，回首比WMO的歷史更加悠久的近現(xiàn)代氣象科學(xué)的發(fā)展，無(wú)疑能帶給我們?nèi)碌捏w驗(yàn)：WMO開(kāi)展的豐富活動(dòng)，一直在應(yīng)用端推進(jìn)氣象和大氣科學(xué)學(xué)科的持續(xù)發(fā)展。

WMO推進(jìn)學(xué)科發(fā)展的最新態(tài)勢(shì)，從本屆大會(huì)前WMO公布的會(huì)議材料可以窺見(jiàn)。本屆大會(huì)與氣象和大氣科學(xué)的支撐密切相關(guān)的材料包括但不限于：1）WMO的3個(gè)委員會(huì)（服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施和研究理事會(huì)）主席報(bào)告；2）2024—2027年戰(zhàn)略計(jì)劃；3）2020—2022年5個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)績(jī)效評(píng)估報(bào)告；4）世界天氣研究計(jì)劃（WWRP）2024—2027年實(shí)施計(jì)劃；5）科學(xué)咨詢組評(píng)估報(bào)告。在表1中，我們用中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金大氣科學(xué)（編碼D05）分支學(xué)科代碼（D0501—D0515），對(duì)這一態(tài)勢(shì)給出一個(gè)初步的衡量。

表1 用國(guó)家自然科學(xué)基金“大氣科學(xué)”學(xué)科代碼關(guān)聯(lián)WMO大會(huì)相關(guān)內(nèi)容

結(jié)果表明，WMO未來(lái)戰(zhàn)略的實(shí)施，重點(diǎn)內(nèi)容依然需要學(xué)科幾乎全領(lǐng)域的發(fā)展作為有力的支撐，還需要一些新的理念和知識(shí)擴(kuò)展，尤其是研究向業(yè)務(wù)和服務(wù)轉(zhuǎn)化全價(jià)值鏈所涉及的科學(xué)問(wèn)題。2020年以來(lái)，WMO圍繞社會(huì)需求、地球系統(tǒng)、科學(xué)創(chuàng)新和能力建設(shè)等方面的目標(biāo)開(kāi)展的活動(dòng)中，學(xué)科支撐的缺口也顯現(xiàn)出來(lái)，其中適應(yīng)地球系統(tǒng)科學(xué)的新數(shù)據(jù)、新工具、新規(guī)范、新服務(wù)和新培訓(xùn)等尤其突出。

2 WMO的長(zhǎng)期目標(biāo)需要?dú)庀罂茖W(xué)的長(zhǎng)足發(fā)展作支撐

本屆大會(huì)最重要的議程之一，就是討論WMO在未來(lái)4年（2024—2027年）的新戰(zhàn)略。WMO不僅提供了新戰(zhàn)略的討論文本和背景介紹文件，還給出上屆大會(huì)通過(guò)的戰(zhàn)略計(jì)劃實(shí)施3年（2020—2022年）的績(jī)效評(píng)估?？?jī)效評(píng)估按照5個(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)（LTG）分別提交報(bào)告，其中前4個(gè)都與學(xué)科發(fā)展密切相關(guān)。匯總這些文件，為我們了解WMO過(guò)去做了什么、現(xiàn)在的位置和未來(lái)希望怎樣做打開(kāi)了一扇窗。WMO過(guò)去和未來(lái)的戰(zhàn)略都設(shè)立了5個(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)，但2024—2027年戰(zhàn)略計(jì)劃中還新增了3個(gè)新戰(zhàn)略目標(biāo)（SO），即冰凍圈變化及對(duì)下游影響、戰(zhàn)略伙伴關(guān)系和環(huán)境可持續(xù)性。WMO在本屆大會(huì)上最終通過(guò)的“2024—2027年戰(zhàn)略計(jì)劃”，在前一份戰(zhàn)略實(shí)施情況達(dá)到令人滿意水平前提下，將為實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國(guó)“全民早期預(yù)警”目標(biāo)做出更多貢獻(xiàn)。

針對(duì)2020—2022年戰(zhàn)略實(shí)施情況，效益評(píng)估報(bào)告表明，WMO針對(duì)LTG按照分級(jí)指標(biāo)，給出細(xì)化領(lǐng)域的成績(jī)（標(biāo)記為“走上正軌”和“繼續(xù)努力”）和負(fù)面的影響（標(biāo)記為“疫情影響”和“面臨的挑戰(zhàn)與風(fēng)險(xiǎn)”），其中“面臨的挑戰(zhàn)與風(fēng)險(xiǎn)”選項(xiàng)，在某種意義上詮釋了全球氣象事業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，這些問(wèn)題中，一些挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)的背后，源自基礎(chǔ)科學(xué)研究的短板或知識(shí)欠缺。

在表2中，給出前4個(gè)LTG效益評(píng)估中部分“面臨的挑戰(zhàn)與風(fēng)險(xiǎn)”選項(xiàng)內(nèi)容和背后所涉研究活動(dòng)短板的分析。在分析中，將選中的問(wèn)題按照研究短板和方向性問(wèn)題進(jìn)行了劃分。

表2 2020—2022年WMO第1～4個(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)績(jī)效評(píng)估部分“挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)”內(nèi)容

4個(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)共計(jì)39個(gè)挑戰(zhàn)與風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，雖然與績(jī)效評(píng)估報(bào)告百個(gè)左右進(jìn)展順利的正面評(píng)估點(diǎn)相比較少，但更多的挑戰(zhàn)，包括新的學(xué)科發(fā)展支撐點(diǎn)，卻更多地與這些風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)聯(lián)系在一起。如果技術(shù)上的風(fēng)險(xiǎn)所有階段都會(huì)有不同內(nèi)容，那么，這些風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)中，與社會(huì)科學(xué)學(xué)科交叉實(shí)現(xiàn)整個(gè)價(jià)值鏈的氣象效益放大，是在“全民早期預(yù)警”宏大目標(biāo)下急需補(bǔ)足的空白。例如，在長(zhǎng)期目標(biāo)3“科學(xué)與創(chuàng)新”中，需要通過(guò)前沿研究解決地球系統(tǒng)的知識(shí)差距，并將之納入WMO研究計(jì)劃的實(shí)施計(jì)劃，這就需要更廣泛的科學(xué)家的參與來(lái)減少知識(shí)差距，因?yàn)樵S多知識(shí)差距本身具有區(qū)域特征，從本質(zhì)上還是跨領(lǐng)域的、跨學(xué)科的。又如，“科學(xué)與創(chuàng)新”戰(zhàn)略目標(biāo)還強(qiáng)調(diào)“加強(qiáng)以科學(xué)為服務(wù)的價(jià)值鏈，確?？萍歼M(jìn)步以提高預(yù)測(cè)能力”，而現(xiàn)有挑戰(zhàn)是服務(wù)還不能滿足用戶需求，利益相關(guān)者參與用戶咨詢需要面對(duì)面互動(dòng)；同時(shí)，由于用戶群體的多樣化，科研人員為響應(yīng)用戶需求來(lái)開(kāi)發(fā)新功能就更具挑戰(zhàn)，必須以更系統(tǒng)的方式處理用戶參與。

伴隨著WMO在上一屆大會(huì)上啟動(dòng)全面改革，科學(xué)要素更加深刻地影響WMO活動(dòng)。其中，WMO組織和參與的一些重大項(xiàng)目未來(lái)更新和實(shí)施技術(shù)路線，觸及學(xué)科發(fā)展的前沿并在推動(dòng)學(xué)科往縱向發(fā)展和橫向應(yīng)用的兩端，展示了全球科學(xué)界最新和獨(dú)特的判斷；而上屆大會(huì)新成立的研究理事會(huì)（The Research Board,RB）和科學(xué)咨詢委員會(huì)（The Scientific Advisory Panel,SAP），更是從組織結(jié)構(gòu)方面保證了氣象科學(xué)和大量相關(guān)學(xué)科知識(shí)和發(fā)展在WMO活動(dòng)中的核心地位。在表3中，總結(jié)了在第19屆大會(huì)上成為熱點(diǎn)的一些觀測(cè)計(jì)劃及相關(guān)科學(xué)機(jī)構(gòu)報(bào)告中學(xué)科發(fā)展的要素。

表3 WMO第19屆大會(huì)相關(guān)材料中部分學(xué)科發(fā)展內(nèi)容

WMO設(shè)立RB的目的是將其戰(zhàn)略目標(biāo)和大會(huì)、屆會(huì)決定轉(zhuǎn)化為總體科學(xué)研究戰(zhàn)略，而RB主要通過(guò)與學(xué)者合作，以高效、包容、靈魂和前瞻的方式，瞄準(zhǔn)前述LTG-3“推進(jìn)有針對(duì)性研究”，給出科學(xué)意義上的解決方案。從這個(gè)意義上說(shuō)，第19屆大會(huì)RB主席首次提交給大會(huì)的報(bào)告，通過(guò)描述“科學(xué)支撐服務(wù)”整體框架，對(duì)大會(huì)和LTG-3做出了積極的回應(yīng)。

SAP是WMO的科學(xué)咨詢機(jī)構(gòu)，就其研究戰(zhàn)略和最佳科學(xué)方向提出建議。自上屆大會(huì)成立以來(lái)，SAP通過(guò)發(fā)表多份重量級(jí)報(bào)告，如“科學(xué)和技術(shù)愿景報(bào)告”“天氣預(yù)報(bào)白皮書(shū)”等，宣示了WMO面臨的顛覆性科學(xué)和關(guān)鍵挑戰(zhàn)。對(duì)這些挑戰(zhàn)的全面認(rèn)知，無(wú)疑是指導(dǎo)WMO未來(lái)活動(dòng)中科學(xué)核心內(nèi)容的關(guān)鍵所在。

3 WMO以地球系統(tǒng)為視角的全球氣象管理倒逼氣象科學(xué)的擴(kuò)展、交叉和融合

本屆大會(huì)的科學(xué)內(nèi)容中，一些重大氣象觀測(cè)和研究計(jì)劃的實(shí)施或延長(zhǎng)更新戰(zhàn)略，是最具吸引力的。其中，WWRP進(jìn)入第25個(gè)年頭，地球多圈層相互作用關(guān)鍵區(qū)域和全球變化放大區(qū)域——地球極地成為重點(diǎn)。極地預(yù)測(cè)年（YOPP）項(xiàng)目以及在海洋和極地存在大量季節(jié)內(nèi)到季節(jié)預(yù)測(cè)信號(hào)的S2S預(yù)測(cè)項(xiàng)目將成為WWRP新增長(zhǎng)點(diǎn)。新項(xiàng)目不僅補(bǔ)充和分析最新獲得的數(shù)據(jù)，還開(kāi)展千米尺度的模擬研究，有望更加清晰地解析大氣—海冰—海洋耦合過(guò)程。

1989年建立并致力于提高人類對(duì)大氣成分及其社會(huì)影響科學(xué)認(rèn)知的全球大氣監(jiān)視網(wǎng)（GAW）計(jì)劃，以大氣成分是地球系統(tǒng)健康的一個(gè)關(guān)鍵、重要的部分為出發(fā)點(diǎn)，直接立足地球系統(tǒng)模式，更好地整合大氣成分與不同圈層的耦合、反饋，從而更好地預(yù)測(cè)空氣質(zhì)量和檢測(cè)環(huán)境變化。

雖然科學(xué)試驗(yàn)?zāi)芗泻涂焖偬嵘茖W(xué)認(rèn)知，但氣象轉(zhuǎn)化為服務(wù)等社會(huì)職能時(shí)，要在全鏈條上有效實(shí)現(xiàn)和放大氣象活動(dòng)的價(jià)值，一些規(guī)范和跨界研究勢(shì)在必行。在氣象科學(xué)與多學(xué)科交叉和融合方面，本屆大會(huì)多次提及全球氣象提供更好的服務(wù)，要與社會(huì)科學(xué)交叉，汲取可能是以前缺失或不足的知識(shí)。這一點(diǎn)可以從氣象服務(wù)的主要對(duì)象：大眾和決策者本身的復(fù)雜性，以及他們是否、怎樣理解氣象服務(wù)產(chǎn)品和在生活及決策中體系氣象服務(wù)的最終價(jià)值等環(huán)節(jié)理解和詮釋。

建立在科學(xué)基礎(chǔ)之上的氣象服務(wù)，已經(jīng)走過(guò)了百年。近年來(lái)，不斷走向成熟的預(yù)報(bào)技術(shù)，在服務(wù)中有時(shí)并沒(méi)有取得最佳減災(zāi)趨利的效果，也促使氣象學(xué)者思考如何推進(jìn)和完善相關(guān)政策體系，實(shí)現(xiàn)社會(huì)層面上更深層次的“保駕護(hù)航”。在WMO第3個(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)中，明確提出了推進(jìn)與政策相關(guān)科學(xué)的目標(biāo)。2022年3月，聯(lián)合國(guó)和WMO明確提出了確保在未來(lái)5年內(nèi)，全球所有人享受早期預(yù)警服務(wù)的宏大目標(biāo)，其中既有科學(xué)上的內(nèi)容，也有對(duì)落實(shí)目標(biāo)所急需政策的呼吁。而目前全球氣象立法等工作的進(jìn)程（圖2），顯然還無(wú)法滿足全民預(yù)警目標(biāo)所需要的社會(huì)發(fā)展環(huán)境。正是在這樣的背景下，全球氣象界認(rèn)為，完成預(yù)報(bào)產(chǎn)品并發(fā)布出去，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是我們所能和應(yīng)該做的全部，與更多的決策對(duì)接才能實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)價(jià)值的最大化，而后一個(gè)過(guò)程，政策相關(guān)科學(xué)的介入不可或缺。

圖2 WMO成員按照區(qū)協(xié)的氣象（或水文氣象）法規(guī)覆蓋情況

4 結(jié)語(yǔ)

WMO第19屆大會(huì)在學(xué)科發(fā)展方面響亮地提出了“有針對(duì)性的研究”的思維方式，這既是對(duì)氣象科學(xué)發(fā)展體量和短板的提示，更是充滿了時(shí)代感的召喚：當(dāng)人類發(fā)展與地球環(huán)境的容納能力即將到達(dá)一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)極高的臨界點(diǎn)時(shí)，如何趨利避害就成為最緊迫的剛需。在WWRP研究預(yù)案中，開(kāi)展基于地球靜止衛(wèi)星提升非洲國(guó)家臨近預(yù)報(bào)能力的研究，就詮釋了針對(duì)性研究的特征：基于基礎(chǔ)和現(xiàn)實(shí)，并找尋最可靠的技術(shù)路線。沿著這樣的思路，21世紀(jì)20年代的氣象科學(xué)就有望像百年前或更早時(shí)期研究預(yù)測(cè)風(fēng)暴從而拯救人類那樣，通過(guò)不斷擴(kuò)展自身的知識(shí)體系中最急需的內(nèi)容，同時(shí)容納、融合更多的自然科學(xué)和社會(huì)、人文科學(xué)知識(shí)，在人類發(fā)展的更高階段，在構(gòu)建避免更多和更嚴(yán)重的自然和人為導(dǎo)致的災(zāi)害的第一道防線方面，發(fā)揮全鏈條和全價(jià)值鏈的歷史作用。

作為聯(lián)合國(guó)的專門(mén)機(jī)構(gòu)，WMO在其150年的發(fā)展歷程中，一直是氣象學(xué)界關(guān)心、關(guān)注和支持、支撐的重要組織。一個(gè)半世紀(jì)以來(lái)，全球科技力量通過(guò)WMO的互動(dòng)、聯(lián)動(dòng)，成就了全球和區(qū)域性重大氣象科學(xué)計(jì)劃的實(shí)施。在推進(jìn)氣象科學(xué)發(fā)展的同時(shí)，幾乎第一時(shí)間高效地轉(zhuǎn)化為世界各國(guó)氣象服務(wù)能力的提升。這一點(diǎn)，通過(guò)數(shù)值預(yù)報(bào)模式、氣象衛(wèi)星等的發(fā)展，已經(jīng)成為國(guó)際科技發(fā)展促進(jìn)人類福祉最具典型和啟發(fā)意義的傳奇和樣板。WMO第19屆大會(huì)以“全民早期預(yù)警”為重要抓手，讓全球氣象界有機(jī)會(huì)進(jìn)行全民審視，在地球系統(tǒng)科學(xué)視角下，傳統(tǒng)氣象科學(xué)的新發(fā)展方向和潛力，必將在現(xiàn)代氣象科學(xué)走過(guò)兩個(gè)甲子之后，迎來(lái)新一輪更加充滿希望的全新發(fā)展時(shí)期。

深入閱讀

World Meteorological Organization (WMO), 2023. Nineteenth World Meteorological Congress (Cg-19). accessed 25 May 2023. https://public.wmo.int/en/about-us/governance/cg-19.

World Meteorological Organization (WMO)，2023. WMO Performance Assessment Report (2020-2022). https://public.wmo.int/en/about-us/vision-and-mission/wmo-performanceassessment-report-2020-2022.