當(dāng)氣象云遇上數(shù)據(jù)云

今年的世界氣象日中，關(guān)于氣象的主題是“觀云識天”。在如今這個“云時代”，當(dāng)氣象云遇上數(shù)據(jù)云，會擦出哪些火花？

天地互通觀測云

“烏云腳底白，定有大雨來”“朝霞不出門，晚霞行千里”……以前的農(nóng)民大多通過肉眼觀云識天，并根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)出許多關(guān)于天氣的諺語。而現(xiàn)在觀測云、預(yù)測天氣狀況則運用可見光測云儀、紅外測云儀等儀器設(shè)備進行，準(zhǔn)確率也越來越高。

近幾年隨著衛(wèi)星與雷達等觀測手段的不斷發(fā)展，對氣象的觀測更多的來自太空，地面觀測已變成輔助手段。2016年12月11日，我國“風(fēng)云四號”A星成功發(fā)射，并于今年2月27日公布首批圖像和數(shù)據(jù)。這是我國首顆在靜止軌道上三軸穩(wěn)定的定量遙感衛(wèi)星，代表著當(dāng)今氣象衛(wèi)星的最先進水平。它搭載的空間天氣儀器包可對地球同步軌道的帶電粒子輻射和磁場環(huán)境進行實時觀測，有助于建立更精確的全球磁場模型，評估地磁場擾動的大小。

然而，無論是地面觀測還是衛(wèi)星觀測都有一些局限性。地面觀測的范圍較小，但精度相對較高；而衛(wèi)星觀測尺度較大，范圍也較廣，但精度稍差。因此，將兩者結(jié)合效果是最佳的。

海量數(shù)據(jù)云處理

“風(fēng)云四號”氣象衛(wèi)星

國家衛(wèi)星氣象中心副主任、“風(fēng)云四號”地面應(yīng)用系統(tǒng)總指揮魏彩英介紹，自從有了氣象衛(wèi)星，沒有一次臺風(fēng)能逃出工作人員的視野。這是因為這個“千里眼”站得高，在臺風(fēng)還沒有被編號時就已將其納入自己的視野，使相關(guān)人員能及早對其進行跟蹤觀測。

與1997年發(fā)射的“風(fēng)云二號”衛(wèi)星相比，“風(fēng)云四號”配備的掃描成像輻射計的通道數(shù)量增加了2.8倍，達到14個；觀測時間的分辨率提高了1倍，可每15分鐘對東半球掃描一次，最快可以每分鐘生成一次區(qū)域觀測圖像；最高空間分辨率也較之前提高了6倍。

隨著衛(wèi)星能力的提升，工作人員通過科學(xué)算法就能獲得很多新的信息。根據(jù)這些信息，工作人員不僅可以看到云，還能對云進行分類，這樣就可以直觀地告訴預(yù)報員云的類型。同時還可以估計哪種云有可能下雨、會下多少雨等。

觀測精度和數(shù)量的提高也帶來另一個問題——海量的數(shù)據(jù)處理。例如，“風(fēng)云四號”已開發(fā)的定量產(chǎn)品的種類和數(shù)量是“風(fēng)云二號”的3倍，數(shù)據(jù)量是“風(fēng)云二號”的160倍，這種海量的數(shù)據(jù)就需要通過云計算來處理。

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？若有，這種變化又會對地球的環(huán)境產(chǎn)生哪些影響？

中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員、云降水物理與強風(fēng)暴重點實驗室副主任孫繼明對這一問題進行了較長時間的研究，他的研究結(jié)論是，氣候變化對云已經(jīng)產(chǎn)生了影響。例如，海洋上的郵輪在航行時會排放一些煙霧，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減少，云滴會增多。雖然還無法回答氣候變化使云增加或減少了多少，但可以肯定這種變化是存在的。

云的變化如何影響全球的氣候也是目前科學(xué)家面臨的難題之一。因為云的變化非?？?，對太陽輻射也有影響，且地球很多地方被云覆蓋，這樣會影響整個大氣的溫度。只有弄清云的形成機理和變化趨勢，才能更精確地預(yù)測和預(yù)報天氣。

據(jù)悉，目前中國科學(xué)院大氣物理研究所正在建設(shè)地球模擬器，希望通過對地球本身的物理過程和云模式的模擬，更準(zhǔn)確地評估氣候變化對云及其他地球物理過程的影響。這樣也許再過若干年，我們就會對這一問題有精確的答案了。（據(jù)中國氣象報社）