回望2014——透視2014年全球氣象新風(fēng)景

剛剛過去的2014年，全球氣象界風(fēng)起云涌，創(chuàng)新的浪花此起彼伏。本專欄，我們用有限的圖表和文字，試圖捕捉其中最動人的篇章。如果說2014年模式、數(shù)據(jù)和預(yù)報的精細(xì)化以及氣候變化研究的公約化在引領(lǐng)時代；那么，隨機動力研究及應(yīng)用和大數(shù)據(jù)理念的滲透，將超越我們這個時代！

本刊

讀圖

ICON遇見“海燕”

德國氣象局和馬普學(xué)會共同研制了ICON（ICOsahedral Non-hydrostatic，二十面體非靜力）模式，該模式2014年更新后推出多種分辨率版本，其中，2.5km最高分辨率版本對臺風(fēng)“海燕”的預(yù)報，表現(xiàn)出很好的改進（左圖）。而模式的構(gòu)造還使得其運轉(zhuǎn)過程中方便地進行升降尺度運算（右圖），確保了計算能力用在決定模式性能的最關(guān)鍵處。

來源：DWD

未來氣候模式走向

隨著天氣氣候預(yù)報模式分辨率的“走高”，未來10年將有更多的要素進入模式（上圖），從而讓模式中的“情景”更好地接近“真實”。與此同時，超大規(guī)模的模式對計算能力的要求（中圖），“倒逼”主要氣象業(yè)務(wù)和研究機構(gòu)更新其計算設(shè)備（下圖，2013—2014年部分氣象強國業(yè)務(wù)研究機構(gòu)引入或更新克雷系列計算機）。

來源：NCAR，Cray

預(yù)報精細(xì)化？請告知你的郵編

挪威氣象部門和廣播網(wǎng)共同主持的氣象預(yù)報網(wǎng)（http://yr.no），在歐洲乃至全球都很聞名，時效和精細(xì)化預(yù)報是網(wǎng)站的品牌，加上免費提供數(shù)據(jù)政策，讓該網(wǎng)站在歐洲獨樹一幟。精細(xì)化街區(qū)的預(yù)報不僅每小時都可以更新，用戶還可以在網(wǎng)上定制不同時間和地點的天氣報告短信，貼心的服務(wù)贏得了挪威和全球用戶。

來源：http:// yr.no

數(shù)字

歐洲中期天氣預(yù)報中心每天獲得130個資料源的3億條觀測信息，該中心每天發(fā)布7700萬個預(yù)報產(chǎn)品，包括1300萬個要素場，后者的數(shù)據(jù)量為8TB。

中科院西安光機所與其參股公司麗恒光微共同推出全球最薄氣壓計PS2606，整個傳感器厚度僅為0.65mm。

2014年，超過75顆立方體衛(wèi)星發(fā)射升空，創(chuàng)下新紀(jì)錄。10年前興起的立方體衛(wèi)星，開始只是一種供大學(xué)生將簡易人造衛(wèi)星發(fā)射到太空的教學(xué)工具。如今，這些利用現(xiàn)有技術(shù)，花費幾萬而非數(shù)億美元打造的10厘米見方的“盒子”能夠替代昂貴衛(wèi)星的一些功能，一些廠商大力向氣象界推薦。

大數(shù)據(jù)帶來的改變才剛開始

NOAA在2014年推出的1h快速更新（RAP）和3km高分辨率RAP（HRRR）業(yè)務(wù)系統(tǒng)（上圖），讓更多觀測平臺快速更新的數(shù)據(jù)實現(xiàn)其最大價值的同時，也讓模式預(yù)報輸出，從以往的大范圍趨勢預(yù)報（左下圖），開始真正走向定點和定量化（右下圖）。

來源：NOAA

IPCC AR5告訴我們什么？

IPCC氣候變化系列評估報告，不僅越來越明確地告知大眾氣候變化確實在發(fā)生，而其影響很快會改變我們的生活。例如，集中各領(lǐng)域科學(xué)家智慧的AR5報告，描述了氣候變化與全球商業(yè)的相互作用，而這種影響機制已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面。

來源：IPCC

氣候模式發(fā)展之路的深入思考

2014年11月20日，Nature雜志“論壇”欄目發(fā)表關(guān)于高分辨率全球氣候模式的文章，其觀點主要來自英國學(xué)者帕爾默。這位曾經(jīng)在歐洲中期天氣預(yù)報中心主持概率預(yù)報的世界著名科學(xué)家，2014年異?；钴S，特別是其主導(dǎo)提出的“隨機動力”核心和“云解析”模式等理念（參見本刊2014年4期文章“天氣和氣候預(yù)報：面臨一個新的拐點？”）讓人眼前一亮。在這篇文章中，帕爾默基于高分辨率氣候模式對能源和計算機資源的巨大消耗，建議在歐洲、北美，以及亞洲氣候研究領(lǐng)先國家（中國、印度、日本和韓國）共同支持的機構(gòu)，開展以大洲為代表的高分辨率氣候模式研究，瞄準(zhǔn)根本性的科學(xué)問題尋求突破。

來源：Nature

目前歐洲中期天氣預(yù)報中心數(shù)據(jù)檔案可直接檢索的數(shù)據(jù)信息條數(shù)。該中心數(shù)據(jù)庫每天增加2億條信息（6TB），回復(fù)該中心7000個注冊用戶（650個活躍用戶）的150萬次檢索并提供100TB的數(shù)據(jù)。

日本政府2013年啟動的大數(shù)據(jù)應(yīng)用戰(zhàn)略資助項目之一，就是“大數(shù)據(jù)同化”，該項目研制的超快速30秒周期集合卡爾曼濾波技術(shù)，瞄準(zhǔn)提前30分鐘，分辨率為100m的局地激烈天氣預(yù)報。

歐洲中期天氣預(yù)報中心將內(nèi)陸湖泊和沿海區(qū)域進行精細(xì)化處理后引入預(yù)報模式，發(fā)現(xiàn)改進后的模式夏季對于2m氣溫預(yù)報有2%～3%的相對重要性，并持續(xù)時間達到7天。

讀圖/榜單

2014年全球華人作者在Nature和Science上發(fā)表的大氣科學(xué)相關(guān)論文榜

自然災(zāi)害：更多的知識并未降低損失

2014年歲末，南加州大學(xué)教授Susan Cutter博士在美國科學(xué)院（NAS）發(fā)表如題演講，提醒社會更加關(guān)注災(zāi)害的全過程。演講者認(rèn)為，現(xiàn)代社會的悖論可以解釋其演講題目中提出的問題，即我們的知識和能力提升的同時，也提高了面對自然災(zāi)害的暴露度和敏感性。如演講會公告圖片（如圖）所示，Cutter博士探討了現(xiàn)代災(zāi)害的影響和驅(qū)動因子以及災(zāi)后恢復(fù)等問題，并以卡特里娜和桑迪兩個颶風(fēng)為例，闡述人群和地點對災(zāi)害的脆弱性變化。演講者依據(jù)上述基于災(zāi)害個例的分析，提出災(zāi)害管理層面政策改變和先進方法的引進等設(shè)想。

來源：NAS

全球三角洲面臨風(fēng)險

三角洲，也稱作河口沖積平原，是河流入海處一種常見的地貌。今后100年里，世界上大多數(shù)中等規(guī)模以上的三角洲，因為沉積物堆積的速度趕不上海平面升高的速度將陷入困局。圖中給出不同規(guī)模的三角洲平原在100年里的沉積量和升高1m需要的沉積量（百萬噸）對比，大多數(shù)三角洲，尤其是大規(guī)模的三角洲，沉積物不足。

來源：Nature Climate Change

數(shù)字

《中國第二次冰川編目》研究顯示，中國西部冰川總體呈現(xiàn)萎縮態(tài)勢，面積縮小了18%左右。統(tǒng)計表明，中國西部目前有冰川48571條，總面積51840km2，估算冰川儲量為4494km3。

最新的利用水下機器人開展的針對南極海冰厚度的研究表明，南極海冰要比之前認(rèn)為的還要厚。研究發(fā)現(xiàn)，南極海平面以下的海冰平均厚度為1.4～5.5m，其中最厚的海冰達16m。

2013年歲末，Nature雜志出版商麥克米倫宣布，將開放Nature及旗下其他48種期刊，包括Nature Climate Change和Nature Geoscience等期刊的所有研究論文。讀者可以閱讀全文、分享和評論，但不能復(fù)制、打印或下載。

榜單

全球地下水減少帶來水安全威脅

美國加州大學(xué)學(xué)者利用NASA GRACE衛(wèi)星資料，調(diào)查了全球主要干旱和半干旱區(qū)域地下水情況，給出一些區(qū)域2003年4月到2013年5月逐月地下水儲藏下降的情況，從而提出人類面臨著較已知情形更加嚴(yán)重的全球水安全問題。圖中包括的中國北方平原，估計目前地下水減少率為22.0mm/yr或8.3km3/yr。

來源：Nature Climate Change

國際“溫帶氣旋”主題被引頻次最高的前10篇論文

海上交通量呈現(xiàn)增加態(tài)勢

法國海洋開發(fā)研究所（French Research Institute for Exploitation of the Sea，IFREMER）的科學(xué)家對海上交通量及其造成污染量的提高，進行了到目前最為準(zhǔn)確的估計。研究基于7個空基高度計資料統(tǒng)計海上來往船只的數(shù)量，結(jié)果表明過去20年里，全球海上交通增加了4倍，其中增加明顯的海域是印度洋和中國海，這也反映了世界貿(mào)易的變化。海上船只的增加，也加劇了大氣層污染，例如，印度洋對流層二氧化氮的增加與海上船只污染直接相關(guān)。

來源：IFREMER

到2014年，全國30個省級政府出臺了氣象現(xiàn)代化意見，14個省級政府成立了氣象現(xiàn)代化建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組或協(xié)調(diào)機構(gòu)。

在德國柏林召開的綠色氣候基金組織的一次會議上，21個援助國承諾提供93億美元幫助發(fā)展中國家應(yīng)對氣候變化，該組織2011年成立，計劃到2014年底征集到10億美元。

NOAA發(fā)表由13個國家的63名科學(xué)家共同完成的關(guān)于北極評估報告指出，被稱為“地球冰箱”的北極，其變暖速度是其他地區(qū)的2倍，這一持續(xù)30年之久的“北極放大效應(yīng)”顯著改變了北極的生態(tài)系統(tǒng)。

全國氣象部門2015年人才招聘會上，165家單位會上提供了涉及大氣科學(xué)、遙感應(yīng)用、地球科學(xué)、計算機電子信息、數(shù)理、財會和機械儀器等類別各專業(yè)學(xué)科，總計1788個崗位。