期刊专刊 | COVID-19 特刊：商业航班减少影响天气预报准确率
The following article is from AGU美国地球物理学会 Author AGU China
发表于GRL上的一项新研究发现，今年3月至5月间，由于许多航班受疫情影响而停飞，全球损失了50-75%的飞机气象观测数据，导致天气预报的准确率下降。
飞机通常记录飞行路径上的空气温度、相对湿度、气压和风力等为天气预报提供信息。根据这项新研究，由于今年春天空中的飞机数量明显减少，对这些气象条件的预报已经变得不那么准确，而且随着预报时间的延长，其影响更加明显。本研究是AGU COVID-19特刊的一部分。
英国兰卡斯特环境中心(Lancaster Environment Centre)的高级助理研究员、这项新研究的第一作者Ying Chen说:天气预报是日常生活的重要组成部分，但不准确的预报也会影响经济。天气预报的准确性会影响农业、能源部门和电网的稳定性。风力涡轮机依靠对风速的准确预测，能源公司依靠温度预报来预测人们打开空调后每天的能源负荷。
“如果这种不确定性超过一个阈值，就会给电网带来不稳定的电压，”作者说。“这可能导致停电，我认为这是我们在疫情期间最不希望看到的事情。”
2008年由苏黎世应用科学大学(ZurichUniversity of Applied Sciences, ZHAW)制作的动画显示了一天内全球的空中交通状况。资料来源：ZHAW工程学院
受天气预报影响最严重的地区是那些通常空运繁忙的地区，如美国、中国东南部和澳大利亚，以及撒哈拉沙漠、格陵兰和南极洲等偏远地区。
西欧是个明显的例外：尽管该地区上空的飞机数量减少了80-90%，但其天气预报相对没有受到影响。作者怀疑，西欧之所以能够避免预报不准确，是因为该地区拥有密集的地面气象站和气球测量网络，以弥补缺少飞机的不足。
“这是一个很好的教训，告诉我们应该引进更多的观测点，特别是在数据观测稀疏的地区，”作者说。“这将有助于我们缓冲未来这类全球紧急情况的影响。”
研究还发现，世界各地的降水预报并没有受到重大影响，因为降雨预报已经能够依靠卫星观测。但今年3、4、5月，世界大部分地区相对干旱，因此作者警告说，随着飓风和季风季节的到来，降水预报可能会受到影响。
当纳入更多的气象观测数据时，预报模型就会更加准确，而像今年3 - 5月这样，当空中的飞机减少时，观测的数量就会大大减少。飞机气象数据中继项目(Aircraft Meteorological Data Relay, AMDAR)由3500架飞机和40家商业航空公司组成，通常每天提供超过70万份气象报告。
作者将2020年3月至5月的天气预报的准确性与2017年、2018年和2019年同期的天气预报进行了比较，他发现2020年的天气预报在温度、相对湿度、风速和气压方面不那么准确。尽管今年2月，在航班受到严重影响之前，天气预报比往年更准确。
2020年与2017-2019年平均地表温度预报绝对误差的全球偏差图。上图显示了3 月- 5月的结果和2月之间的差值。资料来源：Chen [2020], Figure 3(c)
作者发现，地表压力和风速预报在短期(1-3天)内没有受到影响，但在长期(4-8天)预报中就不那么准确了。今年2月，在航班数量下降之前，几个依赖飞机观测的地区的预报精度实际上比前几年提高了1.5摄氏度(35华氏度)。但在2020年3月至5月，当航班比2月减少了50-75%时，准确率的提高就消失了。
研究发现，西欧是唯一一个平常航运量很高，但温度预报的准确性没有明显下降的地区。作者认为，这要归因于该地区超过1,500个气象站组成的密集数据收集网络。
英国埃克塞特大学(University of Exeter)大气科学教授Jim Haywood表示，2020年3月到5月这段时间，欧洲的天气状况变化很小，因此用较少的数据进行预报也比较容易。Haywood并未参与此次研究，他怀疑，这一因素对于西欧的天气预报能保持准确性也起到了一定作用。
根据这项研究，缺少飞机数据的时间越长，天气预报受影响的就越多。尽管到目前为止，降水预报还没有受到影响，但今年夏季科学家们捕捉极端天气事件早期预警信号的能力可能会受到影响。作者表示，从长远来看，研究结果表明，天气数据的来源应该多样化，特别是在观测稀疏地区和严重依赖商业航班的地区。
论文信息
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https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2020GL088613
论文作者
Ying Chen
Lancaster Environment Centre, United Kingdom
Email: y.chen65@lancaster.ac.uk
关于期刊
Geophysical Research Letters (GRL) 发表对地球科学主要领域的科学进展进行研究的具备高影响力、创新性和时效性的文章。本期刊的论文为通讯稿长度的短篇文章，要求能在相关学科或整个地球科学领域产生直接而广泛的影响。
2019年影响因子： 4.50
5年影响因子： 4.95
从投稿到一审意见的中位数时间：31天
特刊详情
The COVID-19 pandemic:
linking health, society and environment
AGU COVID-19特刊是AGU联合旗下4大期刊：AGU Advances, GeoHealth, GRL 和Earth’s Future开放的跨期刊特辑，现接收COVID-19相关研究论文，探索COVID-19与社会、环境和健康的关系，人类行为变化对地球环境的多重影响等。
通过4大期刊投稿网站可向特刊投稿。
素材来源：AGU美国地球物理学会
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责任编辑：郭美娟
审编：鲁嘉颐
终审： 顾伟男 田巍 梁龙武
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