中新網(wǎng)北京3月26日電 (記者 孫自法)全球究竟有多少逐日降水觀(guān)測(cè)站？現(xiàn)有站網(wǎng)是否滿(mǎn)足監(jiān)測(cè)需求？在不同未來(lái)氣候變化情景下，哪些區(qū)域需要優(yōu)先補(bǔ)充降水站點(diǎn)？……這些問(wèn)題與實(shí)現(xiàn)水循環(huán)認(rèn)知和水資源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估密切相關(guān)，持續(xù)受到國(guó)際學(xué)術(shù)界關(guān)注。
對(duì)全球降水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展全面“體檢”
由北京師范大學(xué)繆馳遠(yuǎn)教授團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜、聯(lián)合包括中國(guó)在內(nèi)的16個(gè)國(guó)家科研團(tuán)隊(duì)，最近對(duì)全球降水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展全面“體檢”，通過(guò)一項(xiàng)大尺度時(shí)空水文的國(guó)際合作研究，匯編了全球約22萬(wàn)個(gè)逐日降水觀(guān)測(cè)站點(diǎn)記錄，系統(tǒng)評(píng)估了不同時(shí)期全球降水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空分布與覆蓋水平。
最新完成的全球降水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)健康狀況“體檢報(bào)告”論文，北京時(shí)間3月26日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上線(xiàn)發(fā)表。
論文通訊作者繆馳遠(yuǎn)教授介紹說(shuō)，本項(xiàng)研究將現(xiàn)有站點(diǎn)密度與世界氣象組織推薦的最低站點(diǎn)密度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，1900年至2022年間，全球僅有13.4%的陸地面積達(dá)到推薦標(biāo)準(zhǔn)。若僅考慮滿(mǎn)足“長(zhǎng)時(shí)序”觀(guān)測(cè)要求(即記錄時(shí)長(zhǎng)30年以上且數(shù)據(jù)缺失率低于10%)的站點(diǎn)，該比例降至1.9%。
他指出，覆蓋廣泛、連續(xù)且可靠的地面降水觀(guān)測(cè)對(duì)評(píng)估區(qū)域降水變化、支撐水資源管理與風(fēng)險(xiǎn)防控具有重要意義。這次研究對(duì)全球降水地面觀(guān)測(cè)站的系統(tǒng)梳理，以及對(duì)現(xiàn)有降水網(wǎng)絡(luò)覆蓋水平與建站優(yōu)先區(qū)域的剖析，彌補(bǔ)了既往研究聚焦于小尺度的不足。
論文第一作者、北京師范大學(xué)博士研究生蘇佳佳表示，全球降水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的站網(wǎng)優(yōu)化，不僅取決于站點(diǎn)數(shù)量，也需要兼顧降水空間變異性與站點(diǎn)代表性。在降水空間差異更強(qiáng)、且現(xiàn)有站點(diǎn)觀(guān)測(cè)代表性不足的區(qū)域，往往更需要優(yōu)先補(bǔ)充站點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的選址優(yōu)先級(jí)別指標(biāo)綜合了降水空間變異性和現(xiàn)有站點(diǎn)密度，結(jié)果顯示，全球約25%的陸地面積被劃定為建站高優(yōu)先級(jí)區(qū)域。
中國(guó)觀(guān)測(cè)體系在全球發(fā)揮關(guān)鍵作用
研究顯示，中國(guó)氣象綜合觀(guān)測(cè)體系在全球降水觀(guān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。21世紀(jì)初，中國(guó)啟動(dòng)大規(guī)模自動(dòng)氣象站建設(shè)，特別是自動(dòng)雨量站的持續(xù)部署與加密布設(shè)，推動(dòng)了中國(guó)乃至亞洲降水觀(guān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展。
截至2022年，亞洲站點(diǎn)數(shù)量已占全球總量的57.2%，北美洲同期占比為25.6%。研究表明，亞洲站點(diǎn)數(shù)量在21世紀(jì)初的大幅增加，主要得益于中國(guó)氣象綜合觀(guān)測(cè)體系的加速建設(shè)。
在全球變暖背景下，降水的不確定性與空間變異性特征可能發(fā)生變化，進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、水資源調(diào)配與災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。研究團(tuán)隊(duì)指出，為識(shí)別“最需要加密監(jiān)測(cè)站點(diǎn)”的區(qū)域，這次研究綜合考慮多方面因素，構(gòu)建了降水觀(guān)測(cè)臺(tái)站選址優(yōu)先級(jí)別指標(biāo)，并在國(guó)家尺度上給出需要優(yōu)先補(bǔ)充監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的區(qū)域提示。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將未來(lái)降水變化預(yù)估與人口、經(jīng)濟(jì)條件等因素納入綜合評(píng)估。結(jié)果顯示，在高排放情景下，高優(yōu)先級(jí)區(qū)域約占全球陸地面積的32.1%。因此，未來(lái)優(yōu)先建站格局不僅受氣候信號(hào)影響，也與人口分布與社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件變化密切相關(guān)。
繆馳遠(yuǎn)總結(jié)表示，降水是全球水循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，也是陸地淡水補(bǔ)給的主要來(lái)源之一。在全球變暖背景下，系統(tǒng)厘清降水觀(guān)測(cè)站網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空分布特征，深度剖析現(xiàn)有降水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋水平，并識(shí)別出需要優(yōu)先加密建站的區(qū)域，有助于提升對(duì)區(qū)域氣候變化與水文風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)測(cè)與認(rèn)知，也可為優(yōu)化觀(guān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布局與相關(guān)管理決策提供科學(xué)參考。(完)