科學探索：航空業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，許多船隻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境的各種科學信息。科學家們經常利用這些數據來支撐天氣預報和氣候預測模型。但是，全球旅行業的萎縮引發了研究人員的擔憂，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，全球航空旅行人數的縮減已經造成了損失。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新冠疫情的高峰期。然後，它將其與2017年、2018年和2019年同期的天氣預報，以及今年2月（大流行病發生之前）的天氣預報進行了對比。研究結果表明，大流行病發生後，世界上大部分地區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，帶來的不隻是不方便。例如，農民需要依靠準確的預報來保護自己的莊稼。公共事業企業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，電力需求往往會急劇上升。
Chen說，如果公共事業公司無法準確平衡發電量與用電量，就可能會影響電網的穩定性。這項新研究並未證實出行限製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據。但顯然，西歐是例外。研究表明，歐洲的預報並沒有像北半球其他地區那樣受到影響。
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絡，它能不斷收集科學家通常需要從飛機上獲得的同類數據。Chen認為這經驗值得借鑒：改善整個北半球的地麵氣象站網絡，可能有助於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據。例如，當飛機停飛時，氣象氣球可以起到類似的作用。Chen說：“這也的確有助於改善疫情期間數據匱乏的局麵。”
陸地和海洋觀測
受到衝擊的不僅僅是飛機采集的數據。由聯合國發起的海洋觀測組織“全球海洋觀測係統”（Global Ocean Observing System）最近發布的一項調查表明，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）的數據減少了約90%，該計劃旨在從世界各地的商業和其他非科學用船隻上收集海洋測量數據；類似項目，例如“自動化船載高空探測計劃”（Automated Shipboard Aerological Programme）收集到的氣象數據減少了10%-15%。
船上觀測數據的減少本身並不是災難性的。科學家們在海洋上建立了浮標網絡，並從中收集了大量的海洋數據。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係統也需要更新和維護。而當遠洋船隻越來越少，它們可能無法得到照料。


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全球海洋觀測係統報告指出，Argo網絡（世界上最大、最重要的自動海洋傳感器係統）最近報告的數據減少了10%。目前還不清楚這在多大程度上歸咎於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網絡的運行和維護依賴於船舶根據所需部署和替換浮標。報告指出，通常情況下，為了保持更新，該網絡每月需要部署約80個浮標；但在5月份，隻能部署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下去，但如果真是如此，那麽到今年年底，網絡可能會萎縮10%-15%。這類海洋觀測不僅為短期的天氣預報提供信息，而且還被用於長期監測氣候變化。
嚴重的數據中斷情況可能會降低海洋天氣預報的準確性，包括船隻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據集出現空白，而科學家需要用這些數據集來監測和研究全球變暖的影響。不過，目前還不清楚這是否已經帶來什麽嚴重的副作用。


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雖然該報告警告說，數據的持續中斷可能會成為天氣和氣候預報所麵臨的更大問題，但報告也指出，迄今為止，全球海洋觀測係統已經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等自動係統還在傳來數據。NOAA海洋觀測和監測部門主任David Legler在接受E&E采訪時說：“大多數情況下，數據的損失不算大，所以我們看到所有類型的更廣泛分析結果都未受損。”
但是他補充說，有些特定領域的研究可能會受到幹擾。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，由於無法長期進行這些測量，我們的記錄很可能會出現空白。目前還不確定這會有什麽影響。”
但是他說，在多數情況下，為了支持研究並遵守公共衛生建議，科學家們正在著手製定計劃。Legler說：“在NOAA，為了能夠最大程度利用好船隻、為了能夠繼續執行重要任務，我們正在與合作夥伴一起努力、一起創造性地工作。但同時，我們也會優先考慮員工和合作夥伴的安全。”
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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