国际视野｜看ESA风神卫星如何令天气预报更加准确
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卫星数据、地面雷达数据以及商用飞机提供的实时数据都对于现代天气预报起着至关重要的作用。本月，世界气象组织（WMO）表示因受疫情影响，天气观测和预报以及大气和气候监测数据的数量和质量都有一定程度上的下降。有些观测系统部分已受到了影响。最值得注意的是，空中交通的显著减少已对天气预报产生了明显影响，因为飞机对环境温度、风速和风向的测量数据对天气预报和气候监测来说是非常重要的信息源。
与正常情况相比，从飞机上获取的气象数据平均下降了75-80％，但区域差异很大；在南半球，损失接近90％。基于地面的天气预报数据也越来越少，尤其是在非洲以及中美洲和南美洲的部分地区，那里的许多台站是手动的，而不是自动的。
综上，相较于飞机数据和地面数据而言，卫星数据目前的状况则要乐观很多。观测系统的大部分（例如其卫星组件和许多地面观测网络）是部分或完全自动化的。因此，预计它们将继续运行几周而不会出现明显的数据量下降状况，在某些情况下甚至会维持更长时间（注：但是，如果疫情的时间延长，那么缺少维修，保养和供应工作以及缺少重新部署等问题将会逐渐显现出来）。但是，从积极的方面来看，目前的情况表明了研究人员会越来越依赖的卫星观测系统，因为其稳定性较佳。
图1：风神卫星
（图片来源：ESA）
近些年，由于气候变化和与天气有关的自然灾害不断增加（例如飓风），各国政府必须重视其国家预警和气象观测能力。长期以来，气象学家一直在寻求更多更好的风力数据。欧空局的风神(Aeolus)卫星被认为是一个突破性的概念。风神号运载着有史以来最先进的仪器，也是第一个直接从太空中描绘出地球风图的卫星任务。这一任务旨在证明新的太空技术如何描绘地球的风，以及了解风、压力、温度和湿度是如何相互联系的。得出的结果会有助于气候研究和天气预报。
传统上，风的测量非常零散。研究人员可以从风速计，气象气球和飞机上获取数据，也可以从人造卫星获得数据，这些人造卫星可以根据云层在天空中的行进方式或海面在不同位置的粗糙程度推断出空气运动。但是这些都是有限的迹象，可以告诉我们在特定位置或特定高度发生的事情。而风神卫星则是在整个地球上收集其风力数据，从地面到厚云以上的平流层。
今年年初，风神卫星已达到其任务的关键里程碑。太空激光器的数据已被用于天气预报中。欧洲中期天气预报中心表示，该信息足够常规使用。这家总部位于英国的组织正在将数据吸收到其数值模型中。热带和南半球的预报改进最为明显。气象学家一直在努力提高他们的技能水平，他们希望在未来挖掘这颗卫星更多的价值。从某种层面上讲，这或许只是一种大型的昂贵的实验仪器，但是它表明，如果人们在太空中拥有更多的此类仪器，将会产生更大的影响。风神卫星就向我们展示了这种直接测风的巨大前景。
图2：风神卫星工作原理
（图片来源：www.nature.com）
英国气象局从今年开始会定期将风神数据纳入其预测模型。预计法国气象局(Meteo France)和德国气象组织(DWD)也将紧随其后。美国人也一直在进行模拟以评估收益，而日本方面也即将开始这方面的部署。
本月，欧空局发布的新闻中表示，该局的风神任务再一次取得了阶段性的成功，这一非凡的卫星任务达到了新的高度：它的数据现在可以近乎实时地公开分发给预测服务机构和科学用户。在数据公开发布之前，相关工作人员已经进行了大量工作来完善和校正风神卫星的数据。因为这项卫星技术是全新的，因此人们必须了解并纠正发射之前未知的数据中的某些偏差。
这些新数据正通过欧空局的风神(Aeolus)在线传播中心和其他渠道（即欧洲气象卫星应用组织(EUMETSAT)的传播系统（名为EUMETCast），以及世界气象组织的全球电信系统(GTS)）来实现近实时地分发。EUMETSAT现在已将风神(Aeolus)数据推送给EUMETCast的4000个用户以及整个WMO社区，从而使每个预报中心都有机会熟悉新数据并衡量其价值。而用户的反馈也能助力欧空局的多普勒激光雷达任务，为下一代的研究提供更多的建议和改进信息。
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