無縫隙地球系統(tǒng)理念下世界氣象中心發(fā)展趨勢淺析

王毅 劉爽 代刊 李嘉睿 許萬智 郝伊一

（1 國家氣象中心，北京 100081；2 中國氣象局國際合作司，北京 100081；3 中國氣象局氣象發(fā)展與規(guī)劃院，北京 100081）

0 引言

世界氣象組織（WMO）作為目前擁有193個會員國和會員地區(qū)的政府間組織，是聯(lián)合國的專門機構(gòu)。由于天氣、氣候本身具有無國界的屬性，全球氣象數(shù)據(jù)交換和共享對于氣象觀測和預報業(yè)務的發(fā)展至關(guān)重要。WMO于1963年在第四次世界氣象大會上通過了啟動世界天氣監(jiān)視網(wǎng)（WWW）計劃的決議，主要是為了加強氣象衛(wèi)星的國際合作。當前，WWW已發(fā)展到利用觀測技術(shù)、通信系統(tǒng)和數(shù)值預報等在全球范圍內(nèi)規(guī)范、收集、分析、加工和分發(fā)天氣、氣候和其他環(huán)境信息，促進各會員的國家氣象和水文部門更好地應對災害性天氣、氣候變化等，以減少生命財產(chǎn)損失、保護資源與環(huán)境，并保障社會經(jīng)濟的發(fā)展[1]。WWW計劃包括三個核心部分：WMO全球綜合觀測系統(tǒng)（WIGOS）、WMO信息系統(tǒng)（WIS）和全球數(shù)據(jù)處理和預報系統(tǒng)（GDPFS）。

GDPFS是由WMO各個會員的業(yè)務中心組成的網(wǎng)絡，按照WMO有關(guān)規(guī)范制作和提供天氣、氣候、水和環(huán)境相關(guān)產(chǎn)品和服務。GDPFS采用世界氣象中心、區(qū)域?qū)I(yè)氣象中心和國家氣象中心三層級聯(lián)業(yè)務體系。世界氣象中心主要通過其發(fā)展的全球數(shù)值預報模式（以及全球集合預報系統(tǒng)），向WMO各會員，特別是欠發(fā)達國家會員提供無縫隙的分析和預報產(chǎn)品，以支持他們開展高影響天氣早期預警[2]。

21世紀以來，人工智能、云計算、新型觀測等新一輪科技的迅猛發(fā)展為傳統(tǒng)氣象信息的收集、制作和分發(fā)帶來了新的機遇[3]。全球氣候變化背景下社會各領(lǐng)域?qū)庀箢A報信息的要求更多更高，未來需要采用綜合地球系統(tǒng)的方法[4]，并朝著基于影響的預報和基于風險的預警方向發(fā)展[5]。另一方面，過去幾十年WMO通過制定標準、規(guī)則、規(guī)范，實現(xiàn)了免費的國際數(shù)據(jù)共享，成為了全球性組織和國際合作的典范。為了更好地應對新時期數(shù)據(jù)交換需求的激增和促進國際社會加強合作，WMO修訂了地球系統(tǒng)框架下的統(tǒng)一數(shù)據(jù)政策，將對世界氣象中心的相關(guān)業(yè)務產(chǎn)生影響[6]。本文將介紹無縫隙地球系統(tǒng)背景下世界氣象中心的現(xiàn)狀，新技術(shù)發(fā)展趨勢，并結(jié)合美歐國家和地區(qū)業(yè)務中心對世界氣象中心的發(fā)展進行展望。

1 世界氣象中心發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 世界氣象中心概況

WMO框架下的GDPFS由世界氣象中心（World Meteorological Centre，WMC）、區(qū)域?qū)I(yè)氣象中心（Regional Specialized Meteorological Centre，RSMC）和國家氣象中心（National Meteorological Centre，NMC）三層業(yè)務中心組成，分別在全球、區(qū)域和國家層面履行GDPFS的職能，向WMO會員及相關(guān)機構(gòu)提供天氣、水、氣候、環(huán)境等分析和預報業(yè)務產(chǎn)品。WMO發(fā)布的《全球數(shù)據(jù)處理和預報系統(tǒng)手冊》（WMONo.485）（以下簡稱GDPFS手冊）是各個GDPFS中心運行資料處理和預報系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)則的唯一來源[7]，目的是確保各個中心業(yè)務運行采用的資料、信息及制作規(guī)范、規(guī)程和規(guī)格具備足夠的統(tǒng)一性和標準化。

GDPFS手冊規(guī)定，WMC須至少開展全球確定性數(shù)值天氣預報、全球集合數(shù)值天氣預報和全球長期數(shù)值預報這三項業(yè)務。截至2021年12月，WMO認定的WMC有10個（表1）。美國、俄羅斯、澳大利亞是在1967年WMO第五次世界氣象大會被認定為WMC的，中國、英國、德國、加拿大、日本和ECMWF是在2017年WMO執(zhí)行理事會第69次屆會上被認定為WMC的，而法國是在2021年WMO執(zhí)行理事會第73次屆會上被認定為WMC的。不難看出，由于發(fā)展全球數(shù)值模式需要很高的計算機投資成本、業(yè)務運行和維護成本以及科研開發(fā)的大量投入，因此WMC絕大部分集中在發(fā)達國家。

表1 WMO認定的世界氣象中心及其區(qū)域?qū)I(yè)氣象中心Table 1 WMO designated WMCs and corresponding RSMCs

承擔WMC職責的國家氣象水文部門也存在著同時承擔WMO區(qū)域?qū)I(yè)氣象中心的情況，如表1所示。目前被WMO認定為至少三個RSMC的WMC有8個，其中，東京被認定的RSMC最多（7個）。北京被認定的RSMC有4個，包括核環(huán)境應急響應、沙塵暴預報、海洋氣象服務和區(qū)域氣候中心。一些RSMC除了提供實時業(yè)務產(chǎn)品以外還負責協(xié)調(diào)相關(guān)中心的非實時活動，稱為牽頭中心。牽頭中心的職責包括負責對其他中心提交的業(yè)務數(shù)值模式結(jié)果進行驗證或檢驗。例如，ECMWF承擔了確定性數(shù)值天氣預報（NWP）檢驗牽頭中心和海浪預報檢驗牽頭中心的職責，負責匯集和發(fā)布各中心提交的檢驗結(jié)果，同時提供必要的指導。日本氣象廳是全球集合預報模式檢驗的牽頭中心。

1.2 世界氣象中心產(chǎn)品平臺

根據(jù)GDPFS手冊（2019版），世界氣象中心須按照要求向WIS提供清單中規(guī)定的全球確定性NWP產(chǎn)品（預報時效至少達6 d）、全球集合數(shù)值天氣預報產(chǎn)品（預報時效達10 d）和全球長期數(shù)值預報產(chǎn)品（預報時效至少達4個月），同時在網(wǎng)站上發(fā)布相關(guān)業(yè)務模式系統(tǒng)的說明文檔及通過WIS提供的產(chǎn)品列表，并保持更新[7]。

各個WMC主要通過WIS的全球信息系統(tǒng)中心（GISC）提供相關(guān)產(chǎn)品的元數(shù)據(jù)，讓WMO各會員能夠發(fā)現(xiàn)、檢索和獲取所需的產(chǎn)品。此外，中國、德國等WMC建立了專門的網(wǎng)絡平臺或子網(wǎng)頁來發(fā)布相關(guān)產(chǎn)品。例如，中國氣象局在2018年建立了世界氣象中心（北京）網(wǎng)站（http://www.wmc-bj.net），實時發(fā)布CMA-GFS全球確定性數(shù)值模式產(chǎn)品、CMA-GEPS全球集合預報系統(tǒng)產(chǎn)品和CMA-CPS全球氣候模式產(chǎn)品，以及風云氣象衛(wèi)星觀測產(chǎn)品和氣候指數(shù)等產(chǎn)品，網(wǎng)站的用戶訪問量不斷增加，2021年網(wǎng)頁訪問次數(shù)已達近30萬。德國氣象局在其官網(wǎng)上建立了世界氣象中心子欄目，實時發(fā)布ICON全球確定性數(shù)值預報產(chǎn)品和全球集合預報系統(tǒng)圖形產(chǎn)品，最長時效達7.5 d。ECMWF等其他世界氣象中心也通過各自網(wǎng)站提供全球或區(qū)域范圍的數(shù)值預報模式產(chǎn)品。

GDPFS建立的目的之一是促進合作和信息交換，從而有助于發(fā)展中國家氣象水文部門的能力提升。WMO自2006年啟動了“災害性天氣預報示范計劃”（SWFDP），包括中國在內(nèi)的多個國家的WMC參與了SWFDP的亞洲、非洲等各個區(qū)域子計劃，通過建立的網(wǎng)站平臺提供全球NWP產(chǎn)品和集合預報（包含基于站點的）產(chǎn)品，并開展相關(guān)技術(shù)培訓，為提升發(fā)展中國家災害性天氣預報預警能力，減少災害和損失作出了積極貢獻[2]。

2 無縫隙地球系統(tǒng)理念及技術(shù)發(fā)展趨勢

WMO認定的WMC代表著當前國際氣象業(yè)務的先進水平，在數(shù)值天氣氣候預報及應用等領(lǐng)域取得了顯著的進步，并建立了相關(guān)的數(shù)據(jù)共享框架，促進WMO各個會員都能受益于這些進步。隨著科學認識的不斷深化，氣象研究已越來越傾向于將地球系統(tǒng)作為一個整體來考慮。2015年，WMO第十七次世界氣象大會提出了“綜合無縫隙GDPFS”的發(fā)展方向，即構(gòu)建從分鐘到年代際，從局地到全球的全覆蓋、無縫隙全球數(shù)據(jù)處理和預報系統(tǒng)。無縫隙預報理念、AI、云計算等新技術(shù)以及WMO地球系統(tǒng)框架下的統(tǒng)一數(shù)據(jù)政策將推動與影響未來WMC的業(yè)務發(fā)展。

2.1 無縫隙預報

2014年舉辦的首次世界天氣開放科學大會以及2017年出版的“地球系統(tǒng)科學前沿”白皮書等將無縫隙預報作為未來幾十年科學界指導方針的重要指標，提出從分鐘級到世紀尺度、從米到全球空間尺度的預報發(fā)展趨勢[8-9]。短時臨近和延伸期時效是目前預報中備受關(guān)注的“縫隙”，也是預報的難點。德國氣象局從2017年起啟動了無縫隙綜合預報系統(tǒng)（SINFONY）項目[10]，主要利用雷達、衛(wèi)星資料和集合預報模式將臨近預報與短期預報進行融合，旨在改善0～12 h時效的強對流天氣預報。

傳統(tǒng)逐日至周尺度上的天氣預報多依賴于高分辨率大氣數(shù)值模式，而月至季節(jié)尺度上的氣候模擬和預測考慮了海—陸—氣耦合過程，但模式分辨率低于天氣預報模式。無縫隙天氣氣候一體化模式是當前國際研究的前沿，目前有個別業(yè)務中心能夠運行無縫隙的數(shù)值模式，如英國氣象局基于相同的模式框架構(gòu)建了無縫隙預報體系，即統(tǒng)一模式（UM），包含1.5 km的區(qū)域?qū)α鞒叨饶Ｊ?，幾十公里的氣候模式及上百公里的地球系統(tǒng)模式[11]。

在次季節(jié)至季節(jié)（S2S）尺度上，WMO發(fā)起的S2S預測計劃[12]匯集了來自全球11個業(yè)務預報中心制作的次季節(jié)預報產(chǎn)品（預報時效長達60 d），包括近實時集合預報和集合再預報，旨在重點改進兩周以上異常天氣事件的預報能力。

面對不同尺度多模式的海量信息，很多業(yè)務中心通過發(fā)展模式后處理技術(shù)來降低模式的偏差，從而得到協(xié)調(diào)一致的預報結(jié)果。例如，英國氣象局融合多模式信息發(fā)展了綜合模式后處理和檢驗系統(tǒng)（IMPROVER）[13]，提供無縫隙格點化概率預報產(chǎn)品。我國近些年利用多源觀測、模式數(shù)據(jù)及新技術(shù)、新方法，初步建立了針對不同預報時效的無縫隙精細化網(wǎng)格預報技術(shù)，提高預報的準確度和精細度[14]。

2.2 人工智能和機器學習

以機器學習、深度學習為代表的人工智能（AI）技術(shù)近些年已經(jīng)開始在氣象觀測、預報、服務等各個方面發(fā)揮作用[15]。WMO研究理事會在2020年設(shè)立了百萬兆級計算、數(shù)據(jù)處理和AI任務組，并開展概念指南的編寫，將在AI相關(guān)領(lǐng)域通過國際協(xié)調(diào)來促進提升地球系統(tǒng)預報能力。WMO還加入了國際電信聯(lián)盟“自然災害管理AI焦點組”，將提煉最佳實踐，為自然災害管理的AI國際行動制定路線圖。英國氣象局在其《數(shù)據(jù)科學框架（2022—2027）》明確提出了將機器學習和AI融入到天氣氣候科學和服務中。

傳統(tǒng)數(shù)值天氣預報過程主要涉及初值生成（觀測資料預處理、資料同化）、模式積分（后處理）、產(chǎn)品應用和高性能計算，AI技術(shù)已經(jīng)被應用于各個環(huán)節(jié)來優(yōu)化和改善數(shù)值預報的性能[16]。從不同時間尺度預報上來看，目前AI技術(shù)主要在短時臨近預報、季節(jié)預報方面較傳統(tǒng)方法體現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢?；诶走_、衛(wèi)星等觀測資料，以神經(jīng)網(wǎng)絡模型為代表的深度學習方法已經(jīng)成為短時臨近強對流天氣預報的有效途徑[17]。此外，物聯(lián)網(wǎng)及新興觀測數(shù)據(jù)也為發(fā)展基于AI的短時臨近預報提供了更多可能性。在季節(jié)尺度上，很多學者采用機器學習方法開展了對重要信號（例如ENSO）的預報，取得了較好的效果[18]。也有學者采用純數(shù)據(jù)驅(qū)動的AI技術(shù)發(fā)展了次季節(jié)至季節(jié)尺度的預報模型，能夠在3分鐘內(nèi)生成預報時效長達6周的320個成員的預報，對4周以上的溫度預報效果較好，并且計算效率較數(shù)值預報模式顯著提升[19]。對于中期時效的預報，當前機器學習方法還無法取代數(shù)值預報模式，其中最重要的一個原因是缺乏高質(zhì)量的訓練樣本，尤其對于極端天氣事件，其對訓練樣本的要求更高。因此，如何將數(shù)值模式和AI技術(shù)相融合，構(gòu)建無縫隙的高分辨率天氣氣候模型將是未來預報業(yè)務以及研究需要考慮的重要方向。

2.3 云計算

近年來逐步成熟的云計算技術(shù)由于其彈性計算、虛擬化、分布式存儲等特性可以為氣象大數(shù)據(jù)的存儲和服務提供支撐。通過研發(fā)用戶友好的工具，可以將數(shù)據(jù)進一步集成到用戶的業(yè)務流程中。利用云資源，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高交互操作（如數(shù)據(jù)裁剪和轉(zhuǎn)換），使得訪問和應用預報信息及產(chǎn)品更加便捷。

WMO的WIS 2.0雖然不會強制使用云計算基礎(chǔ)架構(gòu)，但鼓勵WIS中心逐步采用云技術(shù)，以提供最有效的解決方案。目前，國家氣象部門等公共部門考慮到數(shù)據(jù)的可靠性、安全性以及高性能計算機的前期投資，尚未大規(guī)模將數(shù)值模式部署到云上運行。德國氣象局利用試點項目嘗試在商業(yè)云上運行針對中亞地區(qū)的ICON區(qū)域數(shù)值模式，并開展計算測試和成本評估。作為學術(shù)研究機構(gòu)，美國國家大氣研究中心（NCAR）已將其全球應用范圍最廣的中尺度數(shù)值天氣預報模式（WRF）搭建到云環(huán)境[20]，并提供在云環(huán)境運行WRF的文檔和教程。相關(guān)私營部門對待云計算則更為開放和積極，亞馬遜、微軟和谷歌等云服務提供商（CSP）發(fā)展了各種商業(yè)云服務和開源平臺，利用云計算和機器學習等研發(fā)精細化的預報服務。對于用戶而言，云計算和傳統(tǒng)計算孰優(yōu)孰劣并沒有統(tǒng)一的答案，這取決于用戶的需求、資源等具體情況。

2.4 WMO全球數(shù)據(jù)交換政策進展

2021年10月，WMO世界氣象大會特別屆會批準了“地球系統(tǒng)數(shù)據(jù)國際交換的統(tǒng)一政策”這一具有里程碑意義的決議，將以往天氣、氣候、水等單獨的資料交換政策轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的政策。該決議將資料劃分為“核心數(shù)據(jù)”和“推薦數(shù)據(jù)”兩類，包含天氣、氣候、水文、大氣成分、冰凍圈、海洋、空間天氣等七個領(lǐng)域，將有利于在地球系統(tǒng)框架下提供統(tǒng)一的解決方案，也有利于加強各國公共、私營和學術(shù)部門的合作。值得指出的是，該政策也提出除了各會員提交核心觀測數(shù)據(jù)以外，發(fā)達國家會員也須將利用數(shù)據(jù)加工而成的高質(zhì)量產(chǎn)品（數(shù)值模式預報等）免費和無限制地反饋給其他會員，形成互利互惠的資料交換格局。在此背景下，未來包括WMC在內(nèi)的GDPFS業(yè)務職責將可能隨著地球系統(tǒng)數(shù)據(jù)政策的實施和相關(guān)技術(shù)規(guī)則的更新而調(diào)整和擴充。

3 世界氣象中心發(fā)展趨勢

2019年3月，WMO在北京召開了首屆“世界氣象中心研討會”，會議取得了六個方面的成果，并提出了未來無縫隙GDPFS的行動領(lǐng)域和優(yōu)先重點，包括系統(tǒng)和服務、研究和創(chuàng)新、資料可及性和平臺[21]。針對未來發(fā)展，各WMC也根據(jù)戰(zhàn)略目標和業(yè)務特點制定了各自的發(fā)展戰(zhàn)略和計劃，下面將以歐洲中期天氣預報中心（ECMWF）、美國和中國的WMC為例分別進行介紹。

3.1 歐洲中期天氣預報中心

ECMWF在其《歐洲中期天氣預報中心戰(zhàn)略（2021—2030）》（以下簡稱戰(zhàn)略）[22]中提出了三大支柱，包括科學技術(shù)（世界領(lǐng)先的天氣和地球系統(tǒng)科學、前沿技術(shù)和計算科學）、影響（提供適合需求的高質(zhì)量產(chǎn)品，方便用戶高效便捷地獲?。⒔M織和人才（實施多站點有效組織，聚焦人才）。

在科技方面，ECMWF將進一步發(fā)展對流可分辨尺度（3～4 km）的集合預報，并探索地球系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的集合變分同化方法，重點提升兩周以上延伸期時段的預報能力。同時，戰(zhàn)略中還提出要應用先進的高性能計算、AI和機器學習以及天氣云發(fā)展一個高精度的地球數(shù)字模型，即“數(shù)字孿生地球”，以監(jiān)測和模擬人類活動和極端天氣氣候事件。

ECMWF還重視加強與其他組織的合作，例如，ECMWF和歐洲氣象衛(wèi)星開發(fā)組織（EUMETSAT）合作開發(fā)的“歐洲天氣云”正處于試驗階段，目的是促進各成員、機構(gòu)和氣象數(shù)據(jù)用戶之間以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的新型合作。ECMWF還參與了歐盟的哥白尼計劃，加強氣候變化和空氣質(zhì)量監(jiān)測等。此外，ECMWF近年來加快了數(shù)據(jù)開放政策的步伐，從2020年10月起將其實時全球模式預報圖形產(chǎn)品通過其網(wǎng)站向公眾免費開放，以更好地為用戶提供服務。

3.2 美國國家海洋和大氣管理局

為了加強氣象服務的協(xié)調(diào)與合作，確保美國通過地球系統(tǒng)方法引領(lǐng)氣象服務，2020年美國成立了推進氣象服務機構(gòu)間委員會（ICAMS）[23]。這是近幾十年聯(lián)邦機構(gòu)間協(xié)調(diào)工作的一次重要重組，該委員會由美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）局長與白宮科學和技術(shù)政策辦公室（OSTP）主任共同擔任聯(lián)合主席，其職責范圍超越了狹義上的天氣范圍，而是包含地球系統(tǒng)背景下所有涉及陸地、海洋、大氣的服務。

面對過去美國國內(nèi)數(shù)值預報發(fā)展不集約、不協(xié)調(diào)的問題，2020年NOAA成立了地球創(chuàng)新預測中心（EPIC）[24]，旨在聯(lián)合政府、科研部門及企業(yè)共同研發(fā)一個用戶友好和可訪問的數(shù)值預報業(yè)務模式，將采用“開放式創(chuàng)新”模式重點推進統(tǒng)一預報系統(tǒng)（UFS）的研發(fā)。UFS是一個基于社區(qū)的、耦合的綜合地球模擬系統(tǒng)，涵蓋從局地到全球，從小時到季節(jié)尺度的預測，并將主要依靠云計算方式為開發(fā)人員和用戶提升訪問數(shù)據(jù)和資源的便捷性。

3.3 世界氣象中心（北京）

中國氣象局自2017年被WMO認定為世界氣象中心以來，重點結(jié)合“全球監(jiān)測、全球預報、全球服務”的戰(zhàn)略，采用“小實體、大網(wǎng)絡”的方式由國家氣象中心牽頭各業(yè)務單位聯(lián)合履行世界氣象中心（北京）職責。除了做好WMO規(guī)定業(yè)務以外，世界氣象中心（北京）還建成了自主可控的全球數(shù)值預報預測產(chǎn)品、風云衛(wèi)星全球監(jiān)測產(chǎn)品以及中國全球大氣和陸面再分析（CRA）產(chǎn)品的業(yè)務體系，通過世界氣象中心（北京）門戶網(wǎng)站和GISC北京對外共享。同時，還開辟了多個欄目及時發(fā)布權(quán)威技術(shù)進展報告以及全球重大（熱點）天氣的業(yè)務監(jiān)測預報英文簡報。

世界氣象中心（北京）統(tǒng)籌協(xié)調(diào)GDPFS框架下中國承擔的海洋、沙塵、氣候、核應急等相關(guān)RSMC以及WIS、WIGOS區(qū)域中心，聯(lián)合各中心及專家深度參與國際氣象治理。此外，世界氣象中心（北京）還積極開展國際天氣會商和技術(shù)培訓，為“一帶一路”沿線重點國家氣象部門開通專門通道，支持欠發(fā)達國家會員能力發(fā)展和國際防災減災。在模式檢驗方面，世界氣象中心（北京）除了開展規(guī)定的全球確定性和全球集合模式的檢驗之外，還開展了區(qū)域高分辨率數(shù)值模式的檢驗。

2021年，中國氣象局成立了“中國氣象局地球數(shù)值預報中心”，聚焦關(guān)鍵核心技術(shù)，發(fā)展我國自主可控的地球系統(tǒng)數(shù)值預報模式。2022年發(fā)布的《氣象高質(zhì)量發(fā)展綱要（2022—2035年）》中明確提出了“到2035年，氣象關(guān)鍵科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，氣象監(jiān)測、預報和服務水平全球領(lǐng)先，國際競爭力和影響力顯著提升”等遠景目標。

4 存在問題

當前被WMO正式認定的世界氣象中心已經(jīng)有10個，意味著已經(jīng)有10個全球業(yè)務預報模式并提供業(yè)務預報指導產(chǎn)品。從地理分布上看，歐洲、美洲、亞洲、大洋洲的世界氣象中心分別有5個、2個、2個和1個，北半球占了9個，歐洲占了半數(shù)。因此，從全球業(yè)務預報模式的發(fā)展上看，存在著明顯區(qū)域不平衡的問題。隨著未來向計算效率更快、分辨率更高的全球集合預報系統(tǒng)發(fā)展，目前多中心的確定性全球模式將如何發(fā)揮作用，是否還需要更多的全球業(yè)務中心等都尚待討論[25]。其次，面對日益增加的全球極端天氣氣候事件及防災減災需求，世界氣象中心的功能還有待進一步發(fā)揮。據(jù)估計，到2030年全球業(yè)務中心每天產(chǎn)生的分析和預報數(shù)據(jù)的量級將達到PB級，然而現(xiàn)階段這些中心可供用戶使用或再處理的數(shù)據(jù)或產(chǎn)品還比較有限。由于互聯(lián)網(wǎng)帶寬以及海量數(shù)據(jù)本身的復雜性，國際用戶特別是欠發(fā)達地區(qū)下載和應用這些數(shù)據(jù)還存在諸多不便。最后，在地球系統(tǒng)框架下，全球水文、海洋、冰凍圈和其他環(huán)境數(shù)據(jù)的交換相比于傳統(tǒng)氣象數(shù)據(jù)的交換會面臨更復雜的挑戰(zhàn)。對于世界氣象中心（北京）而言，未來如何在無縫隙地球系統(tǒng)理念下更好地提升能力、發(fā)揮作用和提升國際影響力還存在著很多的挑戰(zhàn)。一方面需要進一步提升自主核心業(yè)務能力，加強地球系統(tǒng)模式和無縫隙預報技術(shù)研發(fā)，加快與AI、云計算等新技術(shù)融合；另一方面需要積極適應WMO新數(shù)據(jù)政策，發(fā)展高質(zhì)量高分辨率的全球數(shù)值模式產(chǎn)品及高交互便捷的訪問途徑，同時還要拓展國際合作交流，借鑒世界先進中心經(jīng)驗，積極牽頭國際試點計劃，發(fā)展更廣泛的國際用戶。

5 結(jié)論和討論

本文主要介紹了WMO框架下世界氣象中心的現(xiàn)狀，重點圍繞無縫隙地球系統(tǒng)理念梳理了相關(guān)技術(shù)發(fā)展趨勢和WMO數(shù)據(jù)交換政策的進展?？梢钥闯?，作為GDPDS三級體系中的頂層業(yè)務機構(gòu)，世界氣象中心通過發(fā)展先進的全球數(shù)值預報模式，制作全球監(jiān)測預報產(chǎn)品并向WMO各會員共享信息，為全球防災減災和可持續(xù)發(fā)展作出了突出的貢獻。

當前國際氣象界已越來越認識到，需要通過綜合無縫隙的地球系統(tǒng)方法，來認識并改進各個時間尺度和連續(xù)空間尺度上的陸地、海洋、海冰以及極端天氣的預測，而建立地球系統(tǒng)無縫隙預報需要跨學科和跨部門的合作和協(xié)調(diào)才能成功。為了迎接時代發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)，世界氣象中心需要向著更加高效和更具適應性的方向發(fā)展：一方面通過加強與科研部門、私營部門的合作，充分發(fā)揮機器學習等AI技術(shù)在不同時空尺度預報中的優(yōu)勢，統(tǒng)籌集約地構(gòu)建天氣氣候一體化的數(shù)值預報模式，同時加強對全球產(chǎn)品的本地化釋用，借助云計算等平臺提高產(chǎn)品的可及性和適用性。另一方面，針對WMO新的全球數(shù)據(jù)交換政策，世界氣象中心需要建立與國家氣象水文部門的互惠合作機制，開展極端或高影響天氣氣候事件的快速響應服務，助力發(fā)展中國家提升早期預警和防災減災能力，促進這些國家更積極地開展互動反饋，為全球觀測數(shù)據(jù)共享作出貢獻，從而實現(xiàn)互利共贏的新發(fā)展格局。