氣象科學的新視野：WMO長期目標實施的啟示

■ 王卓妮 賈朋群

2023年5月22日，在全球氣象界的期待和關注中，世界氣象組織（WMO）第19屆大會召開。大會涉及內容廣泛，通過多個維度展示了WMO作為聯合國體系下由科技主導的專門機構如何借助學科發展和新的技術，更有效實現其挽救生命財產和推進社會經濟發展的使命。

自2019年WMO第18屆大會以來，全球氣象界與很多國際社會發展熱點事件聯系在一起（圖1）。本文主要以在WMO第19屆大會上發布的WMO對其5個長期目標在2020—2022年績效評估報告以及大會涉及科學和技術進步的相關內容為出發點，從WMO發展的角度，審視氣象科學的最新發展態勢。

圖1 2019年以來全球媒體針對WMO相關報道熱點分布（來源：WMO第19屆大會資料）

1 WMO活動始終在應用端推進氣象科學

WMO的前身國際氣象組織（IMO）在150年前成立時，氣象還是物理學中的一個應用領域。然而，在物理、化學等領域學者的努力下，隨著科技水平的整體提升，氣象傳感器技術已經成熟，氣象觀測網開始發展壯大，為現代氣象科學的孕育創造了條件。現代氣象科學在20世紀初建立，不僅意味著氣象和大氣科學從物理學等母學科分離出來，在社會影響和實踐方面，更是讓天氣預報從藝術步入科學之路。這樣的轉化，無疑讓以IMO創建為標志的全球氣象事業有了更廣大的發展空間。

到WMO于1950年成立時，天氣預報成為最早搭上電子計算機快車的自然科學學科，氣象借助電子計算機算力指數級的提升，在過去70多年里將數值天氣預報（NWP）從起步幾乎做到了極致接近了可預報性的“天花板”。期間，從20世紀60年代首顆氣象衛星開始，天基觀測更多地為NWP提供觀測數據，有效地克服了地基和空基觀測的短板。正是借助NWP和氣象衛星精細化觀測等新手段的進步，讓WMO領導的全球氣象事業進入新階段，即由觀測直通預報并不斷地向更多的潛在服務領域廣泛滲透。

本屆大會，在某種意義上，也是一個里程碑，即全球氣象人的視野已經完成從天氣、氣候到地球系統的過渡。在這一重要過渡的關鍵時刻，回首比WMO的歷史更加悠久的近現代氣象科學的發展，無疑能帶給我們全新的體驗：WMO開展的豐富活動，一直在應用端推進氣象和大氣科學學科的持續發展。

WMO推進學科發展的最新態勢，從本屆大會前WMO公布的會議材料可以窺見。本屆大會與氣象和大氣科學的支撐密切相關的材料包括但不限于：1）WMO的3個委員會（服務、基礎設施和研究理事會）主席報告；2）2024—2027年戰略計劃；3）2020—2022年5個戰略目標績效評估報告；4）世界天氣研究計劃（WWRP）2024—2027年實施計劃；5）科學咨詢組評估報告。在表1中，我們用中國國家自然科學基金大氣科學（編碼D05）分支學科代碼（D0501—D0515），對這一態勢給出一個初步的衡量。

表1 用國家自然科學基金“大氣科學”學科代碼關聯WMO大會相關內容

結果表明，WMO未來戰略的實施，重點內容依然需要學科幾乎全領域的發展作為有力的支撐，還需要一些新的理念和知識擴展，尤其是研究向業務和服務轉化全價值鏈所涉及的科學問題。2020年以來，WMO圍繞社會需求、地球系統、科學創新和能力建設等方面的目標開展的活動中，學科支撐的缺口也顯現出來，其中適應地球系統科學的新數據、新工具、新規范、新服務和新培訓等尤其突出。

2 WMO的長期目標需要氣象科學的長足發展作支撐

本屆大會最重要的議程之一，就是討論WMO在未來4年（2024—2027年）的新戰略。WMO不僅提供了新戰略的討論文本和背景介紹文件，還給出上屆大會通過的戰略計劃實施3年（2020—2022年）的績效評估。績效評估按照5個長期目標（LTG）分別提交報告，其中前4個都與學科發展密切相關。匯總這些文件，為我們了解WMO過去做了什么、現在的位置和未來希望怎樣做打開了一扇窗。WMO過去和未來的戰略都設立了5個長期目標，但2024—2027年戰略計劃中還新增了3個新戰略目標（SO），即冰凍圈變化及對下游影響、戰略伙伴關系和環境可持續性。WMO在本屆大會上最終通過的“2024—2027年戰略計劃”，在前一份戰略實施情況達到令人滿意水平前提下，將為實現聯合國“全民早期預警”目標做出更多貢獻。

針對2020—2022年戰略實施情況，效益評估報告表明，WMO針對LTG按照分級指標，給出細化領域的成績（標記為“走上正軌”和“繼續努力”）和負面的影響（標記為“疫情影響”和“面臨的挑戰與風險”），其中“面臨的挑戰與風險”選項，在某種意義上詮釋了全球氣象事業發展的瓶頸問題，這些問題中，一些挑戰和風險的背后，源自基礎科學研究的短板或知識欠缺。

在表2中，給出前4個LTG效益評估中部分“面臨的挑戰與風險”選項內容和背后所涉研究活動短板的分析。在分析中，將選中的問題按照研究短板和方向性問題進行了劃分。

表2 2020—2022年WMO第1～4個長期目標績效評估部分“挑戰和風險”內容

4個長期目標共計39個挑戰與風險點，雖然與績效評估報告百個左右進展順利的正面評估點相比較少，但更多的挑戰，包括新的學科發展支撐點，卻更多地與這些風險點聯系在一起。如果技術上的風險所有階段都會有不同內容，那么，這些風險點中，與社會科學學科交叉實現整個價值鏈的氣象效益放大，是在“全民早期預警”宏大目標下急需補足的空白。例如，在長期目標3“科學與創新”中，需要通過前沿研究解決地球系統的知識差距，并將之納入WMO研究計劃的實施計劃，這就需要更廣泛的科學家的參與來減少知識差距，因為許多知識差距本身具有區域特征，從本質上還是跨領域的、跨學科的。又如，“科學與創新”戰略目標還強調“加強以科學為服務的價值鏈，確保科技進步以提高預測能力”，而現有挑戰是服務還不能滿足用戶需求，利益相關者參與用戶咨詢需要面對面互動；同時，由于用戶群體的多樣化，科研人員為響應用戶需求來開發新功能就更具挑戰，必須以更系統的方式處理用戶參與。

伴隨著WMO在上一屆大會上啟動全面改革，科學要素更加深刻地影響WMO活動。其中，WMO組織和參與的一些重大項目未來更新和實施技術路線，觸及學科發展的前沿并在推動學科往縱向發展和橫向應用的兩端，展示了全球科學界最新和獨特的判斷；而上屆大會新成立的研究理事會（The Research Board,RB）和科學咨詢委員會（The Scientific Advisory Panel,SAP），更是從組織結構方面保證了氣象科學和大量相關學科知識和發展在WMO活動中的核心地位。在表3中，總結了在第19屆大會上成為熱點的一些觀測計劃及相關科學機構報告中學科發展的要素。

表3 WMO第19屆大會相關材料中部分學科發展內容

WMO設立RB的目的是將其戰略目標和大會、屆會決定轉化為總體科學研究戰略，而RB主要通過與學者合作，以高效、包容、靈魂和前瞻的方式，瞄準前述LTG-3“推進有針對性研究”，給出科學意義上的解決方案。從這個意義上說，第19屆大會RB主席首次提交給大會的報告，通過描述“科學支撐服務”整體框架，對大會和LTG-3做出了積極的回應。

SAP是WMO的科學咨詢機構，就其研究戰略和最佳科學方向提出建議。自上屆大會成立以來，SAP通過發表多份重量級報告，如“科學和技術愿景報告”“天氣預報白皮書”等，宣示了WMO面臨的顛覆性科學和關鍵挑戰。對這些挑戰的全面認知，無疑是指導WMO未來活動中科學核心內容的關鍵所在。

3 WMO以地球系統為視角的全球氣象管理倒逼氣象科學的擴展、交叉和融合

本屆大會的科學內容中，一些重大氣象觀測和研究計劃的實施或延長更新戰略，是最具吸引力的。其中，WWRP進入第25個年頭，地球多圈層相互作用關鍵區域和全球變化放大區域——地球極地成為重點。極地預測年（YOPP）項目以及在海洋和極地存在大量季節內到季節預測信號的S2S預測項目將成為WWRP新增長點。新項目不僅補充和分析最新獲得的數據，還開展千米尺度的模擬研究，有望更加清晰地解析大氣—海冰—海洋耦合過程。

1989年建立并致力于提高人類對大氣成分及其社會影響科學認知的全球大氣監視網（GAW）計劃，以大氣成分是地球系統健康的一個關鍵、重要的部分為出發點，直接立足地球系統模式，更好地整合大氣成分與不同圈層的耦合、反饋，從而更好地預測空氣質量和檢測環境變化。

雖然科學試驗能集中和快速提升科學認知，但氣象轉化為服務等社會職能時，要在全鏈條上有效實現和放大氣象活動的價值，一些規范和跨界研究勢在必行。在氣象科學與多學科交叉和融合方面，本屆大會多次提及全球氣象提供更好的服務，要與社會科學交叉，汲取可能是以前缺失或不足的知識。這一點可以從氣象服務的主要對象：大眾和決策者本身的復雜性，以及他們是否、怎樣理解氣象服務產品和在生活及決策中體系氣象服務的最終價值等環節理解和詮釋。

建立在科學基礎之上的氣象服務，已經走過了百年。近年來，不斷走向成熟的預報技術，在服務中有時并沒有取得最佳減災趨利的效果，也促使氣象學者思考如何推進和完善相關政策體系，實現社會層面上更深層次的“保駕護航”。在WMO第3個長期目標中，明確提出了推進與政策相關科學的目標。2022年3月，聯合國和WMO明確提出了確保在未來5年內，全球所有人享受早期預警服務的宏大目標，其中既有科學上的內容，也有對落實目標所急需政策的呼吁。而目前全球氣象立法等工作的進程（圖2），顯然還無法滿足全民預警目標所需要的社會發展環境。正是在這樣的背景下，全球氣象界認為，完成預報產品并發布出去，遠遠不是我們所能和應該做的全部，與更多的決策對接才能實現預報價值的最大化，而后一個過程，政策相關科學的介入不可或缺。

圖2 WMO成員按照區協的氣象（或水文氣象）法規覆蓋情況

4 結語

WMO第19屆大會在學科發展方面響亮地提出了“有針對性的研究”的思維方式，這既是對氣象科學發展體量和短板的提示，更是充滿了時代感的召喚：當人類發展與地球環境的容納能力即將到達一個風險極高的臨界點時，如何趨利避害就成為最緊迫的剛需。在WWRP研究預案中，開展基于地球靜止衛星提升非洲國家臨近預報能力的研究，就詮釋了針對性研究的特征：基于基礎和現實，并找尋最可靠的技術路線。沿著這樣的思路，21世紀20年代的氣象科學就有望像百年前或更早時期研究預測風暴從而拯救人類那樣，通過不斷擴展自身的知識體系中最急需的內容，同時容納、融合更多的自然科學和社會、人文科學知識，在人類發展的更高階段，在構建避免更多和更嚴重的自然和人為導致的災害的第一道防線方面，發揮全鏈條和全價值鏈的歷史作用。

作為聯合國的專門機構，WMO在其150年的發展歷程中，一直是氣象學界關心、關注和支持、支撐的重要組織。一個半世紀以來，全球科技力量通過WMO的互動、聯動，成就了全球和區域性重大氣象科學計劃的實施。在推進氣象科學發展的同時，幾乎第一時間高效地轉化為世界各國氣象服務能力的提升。這一點，通過數值預報模式、氣象衛星等的發展，已經成為國際科技發展促進人類福祉最具典型和啟發意義的傳奇和樣板。WMO第19屆大會以“全民早期預警”為重要抓手，讓全球氣象界有機會進行全民審視，在地球系統科學視角下，傳統氣象科學的新發展方向和潛力，必將在現代氣象科學走過兩個甲子之后，迎來新一輪更加充滿希望的全新發展時期。

深入閱讀

World Meteorological Organization (WMO), 2023. Nineteenth World Meteorological Congress (Cg-19). accessed 25 May 2023. https://public.wmo.int/en/about-us/governance/cg-19.

World Meteorological Organization (WMO)，2023. WMO Performance Assessment Report (2020-2022). https://public.wmo.int/en/about-us/vision-and-mission/wmo-performanceassessment-report-2020-2022.