3月23日是世界氣象日,今年的主題是“觀云識(shí)天”。在氣象日來臨之前,中國(guó)氣象局主辦了一場(chǎng)“直擊天氣——與科學(xué)家聊天”活動(dòng)?;顒?dòng)中,多位專家向公眾介紹了在“云時(shí)代”,當(dāng)氣象云遇上數(shù)據(jù)云,如何用高新技術(shù)來觀云識(shí)天,如何用云計(jì)算來計(jì)算云,可謂讓人眼界大開。
天地互通觀測(cè)云
“天上魚鱗云,地上雨淋淋”“朝霞不出門,晚霞行千里”“有雨山戴帽,無雨云沒腰”……我們的祖先曾經(jīng)通過人工進(jìn)行觀云識(shí)天,并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出許多天氣諺語(yǔ),那是前人智慧的總結(jié)?,F(xiàn)在觀測(cè)云、預(yù)測(cè)天氣狀況更多是運(yùn)用可見光測(cè)云儀、紅外測(cè)云儀等儀器設(shè)備,人工觀測(cè)則越來越少了。
中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心副主任曹曉鐘說:“現(xiàn)在除了地面觀測(cè),更多的觀測(cè)來自于太空。近幾年衛(wèi)星與雷達(dá)的觀測(cè)手段發(fā)展很快,地面觀測(cè)已經(jīng)變成了輔助手段。原來我覺得衛(wèi)星還是有缺陷,結(jié)果這次‘風(fēng)云四號(hào)’是真的很給力,我們可以真真切切地看到許多以往看不到的東西?!?/p>
據(jù)曹曉鐘介紹,地面觀測(cè)和衛(wèi)星觀測(cè)其實(shí)都有一些局限性,地面觀測(cè)的范圍比較小,但是精度會(huì)相對(duì)高一些,在衛(wèi)星上看,觀測(cè)尺度比較大,范圍也比較廣,但精度又差一些,因此兩者結(jié)合效果是最佳的。
海量數(shù)據(jù)云處理
國(guó)家衛(wèi)星氣象中心副主任、“風(fēng)云四號(hào)”地面應(yīng)用系統(tǒng)總指揮魏彩英表示,自從有了氣象衛(wèi)星,沒有一個(gè)臺(tái)風(fēng)能夠逃出我們的視野,這就是因?yàn)檫@個(gè)“千里眼”站得比較高,在臺(tái)風(fēng)還沒有編號(hào)的時(shí)候就已經(jīng)進(jìn)入了衛(wèi)星的視野里面,從開始形成一個(gè)氣旋,我們就開始跟蹤觀測(cè)了。
據(jù)魏彩英介紹, “風(fēng)云四號(hào)”氣象衛(wèi)星成功發(fā)射后,可以在更大范圍更精準(zhǔn)地進(jìn)行觀測(cè),不僅觀測(cè)頻次大幅提升,分辨率也越來越高了。與“風(fēng)云二號(hào)”衛(wèi)星相比,剛剛發(fā)射的“風(fēng)云四號(hào)”配備的掃描成像輻射計(jì)通道數(shù)量增加了2.8倍,達(dá)到14個(gè);觀測(cè)時(shí)間分辨率提高一倍,可每15分鐘對(duì)東半球掃描一次,最快可以每1分鐘生成一次區(qū)域觀測(cè)圖像;最高空間分辨率較之前提高了6倍,達(dá)到500米。
隨著衛(wèi)星能力的提升,現(xiàn)在用科學(xué)算法就可以衍生出很多定量產(chǎn)品,比如不僅可以看到云,而且還把云進(jìn)行分類,這樣就可以直觀地告訴預(yù)報(bào)員,這是什么樣的云;同時(shí)還可以進(jìn)行降水估計(jì),能了解不同的云里面哪個(gè)云有可能下雨,有可能要下多少雨等等。
不過隨著觀測(cè)精度和數(shù)量的提高,另一個(gè)問題也隨之而來——海量的數(shù)據(jù)處理。魏彩英說,“風(fēng)云四號(hào)”已開發(fā)的定量產(chǎn)品種類和數(shù)量是“風(fēng)云二號(hào)”的3倍,數(shù)據(jù)量是“風(fēng)云二號(hào)”的160倍,每天要達(dá)到幾十個(gè)T的數(shù)據(jù)量,這種海量的數(shù)據(jù)就需要通過云計(jì)算來處理,這可真是氣象云遇到了數(shù)據(jù)云。
氣候變化云響應(yīng)
在全球氣候變暖的大背景下,云有什么特殊變化嗎?這種變化又會(huì)有什么特殊影響?
中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研究員、云降水物理與強(qiáng)風(fēng)暴重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任孫繼明對(duì)這一問題進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間研究,他的研究結(jié)論是氣候變化實(shí)際上對(duì)云已經(jīng)產(chǎn)生了影響。他舉了一個(gè)例子,海洋上的郵輪航行時(shí)會(huì)排放一些煙霧,通過研究郵輪的行駛軌跡發(fā)現(xiàn),在其行駛路線上,云量會(huì)減少,云滴會(huì)增多。雖然還無法回答氣候變化使得云增加或減少了多少,但可以肯定這種變化是存在的。
而云的變化對(duì)全球氣候的影響也是目前科學(xué)家面臨的難題之一。因?yàn)樵频淖兓浅??,而且地球很多地方被云覆蓋,比如海洋上三分之一就被云覆蓋,云的生消對(duì)太陽(yáng)的輻射有影響,這樣就會(huì)影響整個(gè)大氣的溫度,只有知道云的形成機(jī)理,它的變化趨勢(shì),它產(chǎn)生的降水,并有一個(gè)預(yù)測(cè)和評(píng)估,才能夠?qū)夂蜃兓幸粋€(gè)更加精確的預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)。
孫繼明認(rèn)為,這種影響只有通過數(shù)學(xué)模擬的方法才能夠驗(yàn)證。他透露,目前中科院大氣物理研究所正在建設(shè)地球模擬器,希望通過對(duì)地球本身物理過程和云模式的模擬,可以更準(zhǔn)確地評(píng)估氣候變化對(duì)云及其他地球物理過程的影響,這樣也許再過若干年我們就會(huì)對(duì)這一問題有精確的答案了。
(科技日?qǐng)?bào)北京3月22日電)