探秘第二次淮河流域大气科学试验外场观测——揭示流域能量与碳水循环新特征-全球快看点

5月16日，第二次淮河流域大气科学试验外场观测正式启动。

据悉，本次试验预计将持续4年左右，试验总体目标和任务是解决多平台、多手段气象协同观测的难题，揭示流域能量与碳水循环新特征和影响机制，促进流域气象预报预测和流域气象服务供给能力提升。

(资料图)

为何要开展淮河流域大气科学试验？

淮河流域地处南北气候过渡带，天气气候复杂多样。该区域人口密集、土地肥沃、交通便利，是我国重要的粮食生产基地，在经济社会发展全局中占有十分重要的地位。淮河流域独特的气候、地理条件，不仅导致流域内自然灾害多发，还影响着我国东部乃至东亚地区的气候条件。

“基于特殊气候条件背景和区域发展要求，1998年和1999年夏季，我们在淮河流域开展了气象、水文联合观测试验——淮河流域能量和水循环试验，也就是我们常说的第一次淮河流域大气科学试验。”安徽省气象局有关负责人表示。

第一次淮河流域大气科学试验和后续研究取得了丰硕成果，观测到了江淮梅雨来临前后不同天气气候条件下的降水过程，积累了大量宝贵的观测资料；进一步深化了对梅雨发生发展过程的认识，通过分析梅雨期东亚大尺度环流特征和天气尺度系统，发现了梅雨锋降水系统主要由多尺度系统组成，总结出两类梅雨锋锋面的概念模型；建立了由三部X波段多普勒雷达站组成的观测阵，并据此获得中小尺度扰动的动力结构和生命史演变；发展了陆面过程与淮河流域区域水文模式......由此产生了显著的社会效益与经济效益。

据了解，第一次淮河流域试验是上世纪末我国大气科学领域四大大气科学试验之一，是全球能量与水分循环试验／亚洲季风试验的重要组成部分，也是一次大规模的国际合作的气象与水文联合观测试验。

此次科学试验首次开展了气象与水文联合观测，获取了大范围、长时间序列，加密的低空探空观测数据、综合陆-气通量观测数据，填补了我国在这方面的空白；开展的梅雨和干旱研究得到不少新的科学线索，得到梅雨期多尺度云系三维结构特征及生命史特点，完成了区域资料同化系统的研发。

时隔20多年，业内专家指出，随着全球气候变化，淮河流域能量与水以及碳循环等也在发生改变，出现了一些新规律和新特点，极端灾害性天气发生频率和强度也在增加。

如今，人们通过第一次淮河流域试验所得到的成果和认识，已不能很好地了解这些改变，所以，有必要借助新的观测手段和数值模式开展新一轮的淮河流域科学试验。

淮河流域大气科学试验有何特点？

2022年9月，中国气象局和安徽省政府联合启动了第二次淮河流域大气科学试验。经过8个多月的准备工作，本次试验的各项外场观测试验于今年5月16日正式实施，预计将持续4年左右。其后，2027年至2030年为试验研究阶段，在持续开展外场试验的同时，将重点开展综合研究。

此次试验目标是什么？有哪些创新点？

日前，记者从安徽省气象局了解到，第二次淮河流域大气科学试验具有明显的创新点，以淮河流域精细化大气结构、多圈层过程及其模式关键物理过程为观测目标；试验将碳循环纳入研究框架，从多圈层相互作用、垂直大气结构等视角，了解分析淮河流域陆面、边界层、云降水物理、大气化学和生物地球化学等多过程特征，将基于观测试验研究，应用和改进耦合多圈层过程的变尺度集成数值预报模式，构建流域三维立体大气图景，从而实现数字孪生大气原型。

试验将利用稠密的常规地面观测站网，新一代天气雷达、卫星，地基垂直观测系统以及飞机、无人机移动观测系统等综合观测手段，建立覆盖全流域＋上下游、“天空地”三维立体的新型观测体系。观测要素包含陆面、边界层、云降水物理、大气化学、生物地球化学过程等多种变量。

同时，第二次淮河流域大气科学试验外场观测主要包括陆气相互作用综合观测、云降水物理过程和水循环综合观测、大气成分与碳循环综合观测、淮河流域与上下游联系的适应性观测以及其他专项试验。通过实施外场观测将建立大气三维立体观测资料的数据集，研究流域能量平衡、水分循环和碳收支的新特征，对提升流域防灾减灾、粮食安全、生态文明建设气象保障服务能力具有重要意义。

此次试验将解决哪些问题？研究哪些机理？

通过开展第二次淮河流域大气科学试验，将实现从地面到平流层下部的地空天一体化观测，深入揭示流域能量与碳水循环特征，研究流域能量与碳水循环各个环节的定量化特征指标，刻画流域生态、水文、气候过程响应和反馈机制，研究流域能量和碳水循环与上下游天气气候的联系，改进和完善耦合多种过程的流域集成数值模式。

通过持续开展流域大气科学试验，能有效解决以下一些核心科学问题：一是如何利用雷达、卫星以及新型光电探测设备等多种手段融合实现天地空的能量与碳水循环“全信息”探测；二是在全球气候变化和人类活动共同影响下，流域能量与水循环有何新特征？全球气候变化和人类活动影响流域能量与水循环发生异常的可能途径和机理是什么？三是揭示生态、陆面、水文、气候过程间的相互作用机制，探寻流域各种过程相互作用与上下游天气气候的联系。

“未来，我们将进一步聚焦新技术的应用转化，紧跟气象科技前沿技术和大数据、人工智能、量子科技等重大技术变革，提高气象科学基础研究、新技术应用研究和成果转化水平，持续支撑气象核心业务发展。大力提升气候系统多圈层观测业务能力，充分发挥气象部门在应对气候变化工作中的基础性支撑作用以及气象防灾减灾第一道防线的作用。”淮河流域气象业务服务协调委员会主任、流域气象中心主任、安徽省气象局局长胡雯说。

（作者：王兵 责任编辑：张林）