新冠肺炎疫情对全球观测系统影响几何？

近日，世界气象组织（WMO）发布消息称，全球航班锐减使得通过飞机监测到的气象数据大幅减少，在许多仍然需要依靠人工观测的发展中国家，气象观测员所面临的困难也越来越多。然而，灾害性天气并不会因为疫情而中止，各国仍需重视预警和天气观测能力。

WMO“全球观测系统”是其193个会员国和会员地区向公众提供所有天气和气候服务、产品的支柱。该系统通过陆基、海基和天基观测网络，提供大气和海表状况的观测数据，这些数据则用于天气分析、预报预警和决策服务等。然而，新冠肺炎疫情（COVID-19）正在对天气观测数据和预报产品的数量和质量，以及大气与气候监测产生影响。

“尽管面临冠状病毒流行病带来的严峻挑战，各国气象和水文部门仍在全天候继续履行其基本职能。我们对其保护人民群众生命和财产安全的奉献精神表示敬意，但同时也注意到气象部门的能力和资源正在受到越来越多的限制。”WMO秘书长佩蒂瑞·塔拉斯说。

“气候变化产生的影响仍在持续，与天气相关的自然灾害也在增加，而新冠肺炎疫情带来了额外的挑战，并可能使一个国家面临多种灾害的风险加剧。因此，尽管出现了新冠肺炎疫情危机，各国政府仍须重视本国的预警和天气观测能力。”塔拉斯说。

航空气象数据

事实上，有些观测系统的组成部分已经受到影响，其中最值得关注的是，航空运输量的显著减少已经产生了显著影响。

民航商用航班利用机载传感器、计算机和通信系统来收集、处理气象观测数据，并通过卫星或无线电网络传输到地面站。飞机飞行途中获取的环境温度、风速和风向等观测数据对于天气预报和气候监测来说是非常重要的信息源，WMO的“飞机气象数据中继计划”（AMDAR）观测系统一般每天可产生70多万条高质量的气温、风速和风向观测数据。

然而，在过去的几周里，在全球有些地区，特别是在欧洲，由于疫情导致大量航班停飞，观测数据急剧减少。欧洲气象网（EUMETNET）是欧洲31个国家气象部门之间开展的一个合作项目。EUMETNET相关部门负责人认为，4月欧洲AMDAR的覆盖率将减少65％以上，目前预计这种情况会持续到夏季。在未来几周内，美国、澳洲等其他地区的飞机观测数据量将减少，覆盖范围也会缩小。隶属于该项目框架下的国家目前正在讨论如何提升其观测网络其他组分的短期能力，以部分减轻飞机观测数据减少带来的损失。

欧洲中期天气预报中心（ECMWF）在2019年对飞机观测资料的模式应用进行的敏感性分析研究表明，移除所有飞机数据会使7天内预报质量显著下降。例如，10千米至12千米高度风况和温度的短期预报质量会下降15％，地面气压预报的质量最高可下降3％。总之，欧洲乃至全球飞机观测资料数量的大幅下降，会在短期内对预报质量产生相当影响，尤其是在极地附近的急流高度（10千米至12千米高空）上，受影响更大。

地面观测数据

全球观测系统中的很大一部分，比如卫星和许多地面观测网等，都已部分或全部实现自动化。因此，预计这些组分将继续正常运转，其功能不会在几周内（有些情况下甚至会更长）出现显著弱化。但如果疫情持续几周以上，导致观测设备缺乏维护、保养、更新，或是无法进行重新部署，那么就可能引发更大的担忧。

在大多数发达国家，地面气象观测现已几乎完全自动化。然而，许多发展中国家正在向自动化观测转型。这些国家的气象部门仍然依赖人工观测，然后将数据传输到国际观测网络，用于全球天气和气候模式分析。

在过去的两周里，WMO发现此类人工观测获取的数据量显著下降，部分原因可能与当前的疫情有关，但目前尚不清楚是否还存在其他原因，WMO目前正在对此进行调查。“目前，观测数据减少对天气预报质量造成的不利影响仍相对较轻，但未来预报的准确度可能会随着飞机观测数据量的进一步减少而逐渐降低。”WMO基础设施司地球系统处处长拉尔斯·彼特·里斯霍嘉德说。

“若地面气象观测数据继续减少，尤其是疫情开始更广泛地影响发展中国家大部分地区的观测员开展工作的能力，同样的情形也会发生。WMO将继续关注形势发展，并与成员国开展合作，以尽可能减轻影响。”里斯霍嘉德说。

如何减轻影响

据了解，目前全球观测系统共有16颗气象卫星和50颗科研卫星、一万多个人工和自动地面气象站、1000个高空站、7000艘船、100个系泊浮标和1000个漂流浮标、数百个天气雷达和3000架特别装备的商用飞机，每天对大气、陆地和海表的关键参数进行监测。

针对如何减轻飞机观测资料减少所带来的影响，ECMWF提出如下建议：一是增加施放无线电探空仪来弥补飞机观测数据的不足；二是更好地利用卫星观测数据。卫星可提供关于温度场和湿度场的大量信息，自2020年1月以来，ECMWF开始应用“风神”（Aeolus）卫星探测数据。“风神”卫星可部分填补飞机观测资料减少造成的数据空白，其对模式风场初始场的改善有较大空间。