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《自然》文章:天气气候研究的五大优先领域
发布时间:2017-12-28 07:12:52    来源:《自然》    编辑:chenjing    作者:WMO大气科学委员会主席Oystein

气象正在进入一个全新的时代。全球对于暴雨、洪水和干旱等天气气候事件的预报需求不断增加。环境变化的风险也在不断上升。2016年,全球保险公司公布的自然灾害造成的损失达1750亿美元,其中四分之三的损失是由气象、水文或气候事件造成的。收集和提供天气气候信息的模式正在发生变化,越来越多的企业和非营利组织开始提供天气服务。获取数据的来源变得更加广泛,比如手机应用程序和智能设备等。

基于这个发展趋势,气象界必须调整适应,三分之二的国家气象机构需增强其核心基础设施,研究人员也需要适应收集和分发环境信息的新方法,沟通、合作和伙伴关系将变得更具互动性、非正式和包容性。

2017年10月,世界气象组织科学峰会在日内瓦召开,来自大气、水文等相关学科的100名专家围绕如何应对科研挑战、加强跨行业合作进行研讨。会议成果将在2019年世界气象大会上提请批准。作为WMO科学峰会的组织委员会成员,本文作者凝练出会议成果中的五大优先事项,以供相关科学工作者参考。

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WMO科学峰会与会代表合影。图片来源:WMO

提供科学服务

非政府组织、公司和其他机构等提供的天气预报、预警和环境信息等日益增加。但是,这些信息必须以正确的形式、在正确的时间传递给正确的人。例如,水文学家需要历史气候数据和逐小时降水量来建立城市洪涝风险预测模式。城市管理者需要提前数天或数周获知暴雨的预警信息等。建立一个风暴或飓风预警系统可能需要科学家、系统开发者、通信专家、地方政府和社区成员的共同参与。

此外,私营部门、公共部门、科研机构和非政府组织需要达成一个传输信息的协议,WMO应该创造一个支持合作研究的有利环境。

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2017年9月,卫星监测到美国佛罗里达州海岸附近的三个飓风。图片来源:NASA

建立无缝模式

预测模式需要分别将大气、海洋、陆地和冰冻圈等因素考虑进来。结合不同模式,通过建立局地到全球、分钟到世纪等不同时空尺度上的地球物理过程联系可提高预报的准确度。热带气候过程对中纬度天气的影响或城市街区对城市风速风向的影响应该整合进预测模式中。此外,我们还需要利用多种不同来源的数据。通过WMO的世界天气研究计划、世界气候研究计划和全球大气观测计划等,从天气到气候,从水文到空气质量,努力将不同领域的模式结合起来。

加强基础设施建设

信息供应商、建模者和用户需要更加先进的计算机基础设施。升级预报预测模式,使其可以在多元处理器、基于云和分布式的计算机上运行。

扩大监测网络,从而捕捉更多相关天气气候现象。我们需要更好地追踪海洋、冰川和大气交界面以及地表和地下水交界面之间的水通量。

开辟公共部门和私营部门之间合作的新模式。例如,WMO与多家航空公司合作,每天收集的气温、风速、风向等观测数据达70多万条。此外,其收集的湿度和湍流等数据也在不断增多。

长期的观测数据和模式数据等需要妥善存储,建立文档存储和计算机存储,并且实现共享。例如,次季节到季节预测项目数据库就由欧洲中期天气预报中心和中国气象局共同主持管理。

培育多元化队伍

今日的学生和初出茅庐的科学家是大气科学领域的未来。他们的教育和培训必须更加跨学科,注重服务和全球化。国家气象和水文部门应与高校合作,帮助这些科学家分析数据和利用工具等。WMO的培训活动应不断更新,并提供给更多的参与者。私营部门和数据用户需要融入新的培训和指导模式。

给予女科学家,包括发展中国家的女科学家更多支持。联合国教科文组织统计研究所统计结果显示,在所有科学领域中全球女性研究人员所占比例约为29%。在许多国家,气象学早期职业生涯中约有一半是女性,但随着生涯发展数量逐渐减少。气象服务机构应该制定战略,积极招聘、提拔女性研究人员,增加灵活性和流动性,消除偏见。

WMO应促进使用科学数据和工具(包括使用云计算设施),尤其是在发展中国家。建立区域培训中心。例如,中国气象局通过南京信息工程大学提供培训服务,并与WMO建立了联合办公室,就高影响天气事件研究进行合作。

分享观点

必须建立新的网络,让精通不同领域知识、具有不同解决问题方式的人们分享见解。通过让利益相关者参与与其直接相关的短期项目,鼓励交流、互动、沟通,之后他们可以为长期计划提供反馈。例如,卫星开发者、研究人员和空间数据用户已经互相合作,致力于提高观测资料的利用率。最初只能在晴空条件下使用的卫星数据,现在可以纳入阴天和多雨地区的模式中,显著提高了模拟云特性的能力。

加强WMO和相关项目之间的联系,探讨与私营部门合作的机会,包括观测、模式、预报、信息传播、决策和终端用户产品等方面。 建立相关机制,以确定开展不同项目的优先次序,并广泛征求意见,制定长期战略计划。以联合国可持续发展目标、《巴黎协定》和《仙台减轻灾害风险框架》为助推剂,集合最优秀的人才,开拓业务和技术领域,建立合作关系。

原文链接:https://www.nature.com/articles/d41586-017-08463-3

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