2020年3月至4月，全球氣象科技圈有什麼新動態？
世界氣象組織（WMO）聯手歐洲中期天氣預報中心（ECWMF），推出一款監控全球氣象觀測數據質量的工具；我國中央氣象臺的非洲降水落區預報產品上線；美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）發布開源模式代碼，推動數值天氣預報發展；谷歌研發8小時降水預報神經天氣模型……
受疫情影響，歐美一些氣象科研機構、企業採用了遠程辦公模式，部分科研工作進度受到一定影響，但儘管如此，新科技進展依然不少，快來圍觀一下吧！
01
WMO發布
2015至2019全球氣候狀況報告
圖片來源:WMO
4月22日，WMO發布2015至2019年全球氣候狀況最終報告。這份報告證實，2015至2019年，是有氣象記錄以來最熱的五年。
全球平均氣溫比工業化前時期升高1.1℃，比2011年至2015年這五年的平均氣溫升高0.2℃。自20世紀80年代以來，每10年都比過去10年更為溫暖。
2015至2019年，二氧化碳增長率比前五年高出18%，大氣中的二氧化碳水平及其他主要溫室氣體含量增加幅度創新高。
其他關鍵氣候指標也不樂觀：海平面加速升高、北極海冰面積持續減小、南極海冰顯著減少、北半球春季積雪呈明顯下降趨勢。
02
WMO聯合ECWMF推出
監控全球氣象觀測數據質量新工具
圖片來源:ECMWF
3月17日，WMO和ECWMF推出一個基於網際網路的新工具，以監控全球氣象觀測數據的質量和可用性。
在WMO全球綜合觀測系統（WIGOS）中，該工具是數據監測系統（WDQMS）的一部分，可監控全球綜合觀測系統各組成部分的性能。
該工具可以根據ECWMF、德國氣象局、日本氣象廳和美國國家環境預報中心提供的信息，按站點、時間間隔、觀測要素和各監控中心等形式，收集全球數值天氣預報監控信息，並生成可行性和質量性能報告。
未來，該工具可拓展成為WMO每個地面站的觀測數據製作月度報告，內容涵蓋數據可用性、及時性和質量等指標。
03
中央氣象臺非洲降水落區預報產品上線
圖片來源：中央氣象臺
4月10日，我國中央氣象臺組織開展的非洲降水落區預報業務通過業務產品審核。通過中央氣象臺網站可查詢非洲未來24小時至84小時的逐24小時定量化降水及災害性天氣等氣象預報消息。
自2019年11月起，中央氣象臺在前期亞洲、歐洲、北美洲和大洋洲等四大洲降水落區預報業務基礎上，攻克一系列技術要點，組織開展非洲降水落區預報業務試運行等工作。
業務試運行的近半年時間內，產品生成穩定且實現零故障、零延時發布，確保了非洲降水落區預報新產品高效順暢運行。此外，中央氣象臺針對南美洲的降水落區預報已在3月初進入業務試運行。
04
NOAA公布
開源模式代碼推動數值預報發展
圖片來源：NOAA
3月，NOAA發布了開放、協作開發環境下，用於中期數值天氣預報的第一個版本代碼。通過與科學界共享計算機代碼，NOAA期待加快數值預報發展。
這種跨「天氣企業」（由學術界、政府和美國氣象行業組成）的協作新方式，旨在努力使各界通過使用「統一預報系統」（UFS）來改進NOAA模式。共享代碼將使學者和氣象行業研究人員能夠幫助NOAA加速將創新研究成果投入到業務應用中。
據悉，UFS代碼正廣泛推廣應用於科學界，它將使NOAA各預報模式從許多獨立的系統，簡化為一個無縫模式系統。
05
「哨兵-3」衛星數據
採用全新火災輻射率算法
圖片來源：EUMETSAT
4月，歐洲氣象衛星開發組織（EUMETSAT）團隊成功應用了「哨兵-3」衛星新升級的近實時火災輻射率產品。該產品的核心用戶是哥白尼大氣監測局（CAMS）。
CAMS將對該產品進行同化，將其納入該局的空氣品質預報模式，相關數據將通過歐洲新聞網和CNN國際頻道廣播發布。人們可以據此更好地了解空氣品質對人們日常生活的影響，採取應對汙染的相關舉措。
06
谷歌研發8小時降水預報神經天氣模型
圖片來源：Google
3月，基於對降水預報的研究基礎，谷歌公司提出了一種新的神經天氣模型（MetNet）。該模型能夠預報未來8小時降水量，空間解析度為1公裡，時間間隔為2分鐘。
MetNet的預測時效較NOAA目前使用的最先進物理模型提高7到8小時；此外，它可以在幾秒鐘之內，對整個美國的降水量進行預測，而NOAA則需要1小時。
MetNet不依賴於大氣動力學領域的物理定律，而是通過反向傳播學習方式，直接根據觀測數據預測天氣。據了解，該模型的運算數據來源，主要包括美國地面雷達站\傳感器及靜止環境觀測衛星系統。
07
《自然》：氣環流變化趨勢或發生逆轉
圖片來源：《自然》
3月25日，《自然》雜誌發表的一篇論文，闡釋了大氣環流變化與南半球臭氧層恢復之間的關係。
研究顯示，人為排放導致臭氧層消減，從而導致南半球大氣環流發生改變，其主要影響包括中緯度急流向極區移動，以及熱帶環流和亞熱帶乾燥區的共同擴張。上述這些變化已被證實可能影響降水，也可能影響南半球的海洋環流和鹽度。
不過，科研人員指出，通過對1980年至2017年的大氣再分析研究，發現這些趨勢從2000年左右便開始停頓或逆轉。譬如，南半球急流向極區的移動，似乎到2000年左右就中止了。這個時間點恰與南極臭氧層從2000年左右開始恢復相吻合。
科研人員認為，《蒙特婁議定書》要求減少排放消耗臭氧層的物質，是的環流變化趨勢停頓的原因之一。
08
NASA發布全球地下水地圖
來源：NASA
4月，美國國家航空航天局（NASA）和美國內布拉斯加大學發布全球地下水地圖，以此協助監測全球乾旱狀況。
該地圖主要利用重力反演及氣候實驗後繼衛星GRACE-FO，它可根據地球重力變化來探測地球上的水流運動。
研究者將GRACE-FO獲取的水分布變化數據和其他數據集一起代入到一個模擬水和能量循環的計算機模型中，輸出了三種深度下水分隨時間的分布變化圖，即表層土壤水分、根區土壤水分和淺層地下水。地圖空間解析度為13.7千米左右，內容涵蓋全球土壤水分和地下水狀況的連續數據。
藉助GRACE-FO衛星數據，NASA還開發了新的預測產品，可預測美國未來30天、60天及90天的土壤溼度和地下水情況。
09
日本氣象廳新超算系統投入運行
圖片來源：富士通
3月3日，富士通宣布，它為日本氣象廳（JMA）氣象研究所建設的新超級計算機系統已經開始運行，新系統可實現2.81petaflops（每秒一千萬億次浮點運算）的理論計算性能。
該系統使用高速互連的Intel Omni-Path體系結構，並行連接880個富士通PRIMERGY CX2550M5伺服器節點。這些伺服器配備了英特爾最新的第二代Intel Xeon可擴展處理器。因此，它在氣象預報、地震和海嘯分析等模擬應用中，有很強可擴展性。該超算系統使用具有高冷卻效率的水冷方法，與使用風冷系統相比，它能夠以更少的功耗降低伺服器產生的熱量。
藉助新超算系統，日本氣象研究所計劃進一步推進地震、海嘯和火山的預測和分析等領域的研究與開發。此外，該系統將用於開發更高解析度、更詳細的數值預測模型，以此預測全球變暖趨勢。