科學(xué)探索：航空業(yè)蕭條與氣象預(yù)報準確性


飛機 圖片來源：Pixabay
傳染病大流行導(dǎo)致的數(shù)月封鎖阻礙了國際旅行?？茖W(xué)家們說，這可能會帶來意料之外的犧牲：天氣和氣候預(yù)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(fēng)速、濕度，它們可以收集有關(guān)其周圍環(huán)境的各種科學(xué)信息。科學(xué)家們經(jīng)常利用這些數(shù)據(jù)來支撐天氣預(yù)報和氣候預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)報，以及今年2月（大流行病發(fā)生之前）的天氣預(yù)報進行了對比。研究結(jié)果表明，大流行病發(fā)生后，世界上大部分地區(qū)天氣預(yù)報的準確率都降低了。
該研究的作者、英國蘭卡斯特大學(xué)（Lancaster University）的Ying Chen認為，這是一個值得關(guān)注的問題。如果天氣預(yù)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(yù)報來保護自己的莊稼。公共事業(yè)企業(yè)則通過天氣預(yù)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(dǎo)致了預(yù)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(yù)報精度的差異比南半球更明顯。Chen說，北半球的預(yù)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(yù)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(luò)，它能不斷收集科學(xué)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(luò)，可能有助于減輕未來全球災(zāi)害背景下航空旅行減少對氣象預(yù)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。”
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(xué)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(zāi)難性的。科學(xué)家們在海洋上建立了浮標網(wǎng)絡(luò)，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。


圖片來源：Pixabay
全球海洋觀測系統(tǒng)報告指出，Argo網(wǎng)絡(luò)（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(guān)事件造成的破壞。但報告認為這個問題值得關(guān)注。
Argo網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)可能會萎縮10%-15%。這類海洋觀測不僅為短期的天氣預(yù)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(yù)報的準確性，包括船只在危險海域航行時所使用的天氣預(yù)報。它們還可能導(dǎo)致長期數(shù)據(jù)集出現(xiàn)空白，而科學(xué)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(yù)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(yīng)與大流行病有關(guān)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(jié)果都未受損?！?br> 但是他補充說，有些特定領(lǐng)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(xué)家非常依賴從研究船上獲得觀測結(jié)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(xué)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(wù)，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(xué)美國人
引進鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/strongest-evidence-yet-shows-air-pollution-kills/


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