科學探索：航空業(yè)蕭條與氣象預報準確性


飛機 圖片來源：Pixabay
傳染病大流行導致的數(shù)月封鎖阻礙了國際旅行。科學家們說，這可能會帶來意料之外的犧牲：天氣和氣候預報的準確性。正常情況下，每天有幾十萬架飛機和輪船在地球上交錯穿梭，或接送乘客，或運輸貨物。
其中，許多船只都配備了靈敏的儀器。從氣溫、海溫到風速、濕度，它們可以收集有關其周圍環(huán)境的各種科學信息?？茖W家們經(jīng)常利用這些數(shù)據(jù)來支撐天氣預報和氣候預測模型。但是，全球旅行業(yè)的萎縮引發(fā)了研究人員的擔憂，他們擔心自己的預測可能會受到影響。
發(fā)表在《地球物理研究通訊》（Geophysical Research Letters）上的一項新研究表明，全球航空旅行人數(shù)的縮減已經(jīng)造成了損失。該研究評估了今年3月至5月全球天氣預報的準確性，這一時期也正是世界上大部分地區(qū)新冠疫情的高峰期。然后，它將其與2017年、2018年和2019年同期的天氣預報，以及今年2月（大流行病發(fā)生之前）的天氣預報進行了對比。研究結果表明，大流行病發(fā)生后，世界上大部分地區(qū)天氣預報的準確率都降低了。
該研究的作者、英國蘭卡斯特大學（Lancaster University）的Ying Chen認為，這是一個值得關注的問題。如果天氣預報出錯，帶來的不只是不方便。例如，農(nóng)民需要依靠準確的預報來保護自己的莊稼。公共事業(yè)企業(yè)則通過天氣預報的溫度來估計一天的耗電量。熱浪來襲，隨著人們打開空調(diào)，電力需求往往會急劇上升。
Chen說，如果公共事業(yè)公司無法準確平衡發(fā)電量與用電量，就可能會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。這項新研究并未證實出行限制導致了預報準確率降低。但Chen證明航空運輸量的下降是原因之一。
首先，北半球預報精度的差異比南半球更明顯。Chen說，北半球的預報往往更依賴飛機收集的數(shù)據(jù)。但顯然，西歐是例外。研究表明，歐洲的預報并沒有像北半球其他地區(qū)那樣受到影響。
Chen認為，這可能是因為歐洲擁有令人印象深刻的固定氣象觀測站網(wǎng)絡，它能不斷收集科學家通常需要從飛機上獲得的同類數(shù)據(jù)。Chen認為這經(jīng)驗值得借鑒：改善整個北半球的地面氣象站網(wǎng)絡，可能有助于減輕未來全球災害背景下航空旅行減少對氣象預報的準確性帶來的影響。而與此同時，還有其他方法可以收集類似數(shù)據(jù)。例如，當飛機停飛時，氣象氣球可以起到類似的作用。Chen說：“這也的確有助于改善疫情期間數(shù)據(jù)匱乏的局面?！?br> 陸地和海洋觀測
受到?jīng)_擊的不僅僅是飛機采集的數(shù)據(jù)。由聯(lián)合國發(fā)起的海洋觀測組織“全球海洋觀測系統(tǒng)”（Global Ocean Observing System）最近發(fā)布的一項調(diào)查表明，這次大流行病期間有些海洋觀測計劃受到了影響。
報告指出，“順路觀測船計劃”（Ship of Opportunity Programme）的數(shù)據(jù)減少了約90%，該計劃旨在從世界各地的商業(yè)和其他非科學用船只上收集海洋測量數(shù)據(jù)；類似項目，例如“自動化船載高空探測計劃”（Automated Shipboard Aerological Programme）收集到的氣象數(shù)據(jù)減少了10%-15%。
船上觀測數(shù)據(jù)的減少本身并不是災難性的?？茖W家們在海洋上建立了浮標網(wǎng)絡，并從中收集了大量的海洋數(shù)據(jù)。這些浮標上安裝了儀器，能不斷地將信息傳回陸地。但是，即使是這樣的自動化系統(tǒng)也需要更新和維護。而當遠洋船只越來越少，它們可能無法得到照料。


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全球海洋觀測系統(tǒng)報告指出，Argo網(wǎng)絡（世界上最大、最重要的自動海洋傳感器系統(tǒng)）最近報告的數(shù)據(jù)減少了10%。目前還不清楚這在多大程度上歸咎于大流行病及其相關事件造成的破壞。但報告認為這個問題值得關注。
Argo網(wǎng)絡的運行和維護依賴于船舶根據(jù)所需部署和替換浮標。報告指出，通常情況下，為了保持更新，該網(wǎng)絡每月需要部署約80個浮標；但在5月份，只能部署10個浮標。
報告警告說，盡管目前還不清楚這些情況是否會持續(xù)下去，但如果真是如此，那么到今年年底，網(wǎng)絡可能會萎縮10%-15%。這類海洋觀測不僅為短期的天氣預報提供信息，而且還被用于長期監(jiān)測氣候變化。
嚴重的數(shù)據(jù)中斷情況可能會降低海洋天氣預報的準確性，包括船只在危險海域航行時所使用的天氣預報。它們還可能導致長期數(shù)據(jù)集出現(xiàn)空白，而科學家需要用這些數(shù)據(jù)集來監(jiān)測和研究全球變暖的影響。不過，目前還不清楚這是否已經(jīng)帶來什么嚴重的副作用。


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雖然該報告警告說，數(shù)據(jù)的持續(xù)中斷可能會成為天氣和氣候預報所面臨的更大問題，但報告也指出，迄今為止，全球海洋觀測系統(tǒng)已經(jīng)顯示出它能夠適應與大流行病有關的停飛停航所帶來的直接影響。
這主要是因為Argo等自動系統(tǒng)還在傳來數(shù)據(jù)。NOAA海洋觀測和監(jiān)測部門主任David Legler在接受E&E采訪時說：“大多數(shù)情況下，數(shù)據(jù)的損失不算大，所以我們看到所有類型的更廣泛分析結果都未受損?！?br> 但是他補充說，有些特定領域的研究可能會受到干擾。研究海洋和大氣之間二氧化碳交換的科學家非常依賴從研究船上獲得觀測結果。Legler說：“因此，在海洋的大部分地區(qū)，由于無法長期進行這些測量，我們的記錄很可能會出現(xiàn)空白。目前還不確定這會有什么影響。”
但是他說，在多數(shù)情況下，為了支持研究并遵守公共衛(wèi)生建議，科學家們正在著手制定計劃。Legler說：“在NOAA，為了能夠最大程度利用好船只、為了能夠繼續(xù)執(zhí)行重要任務，我們正在與合作伙伴一起努力、一起創(chuàng)造性地工作。但同時，我們也會優(yōu)先考慮員工和合作伙伴的安全?！?br> 作者：Chelsea Harvey
翻譯：曾雪琪
審校：施懌
引進來源：科學美國人
引進鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/strongest-evidence-yet-shows-air-pollution-kills/


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