涓流細雨

“Different priorities naturally led to different paths. With resolution of global models now approaching cloud-resolving, and the "globalization" of the regional NWP model, NWP and climate modeling are now on a collision course from two opposite ends of the spectrum. The urgency of the US "global" NWP catching up with the extremely successful European effort at least partially motivated the Next Generation Global Prediction System (NGGPS) project at the National Weather Service, with participation from five US modeling centers (phase-1). The NGGPS project highlighted the sharp contrast between various modeling philosophies, inside and outside of scientific context (e.g., via popular blogs). In this presentation, I will discuss the struggles in the design of the numerical modeling framework, for overcoming various "dogmas" and "folklores" that are suppressing innovations in both communities, in an effort to unify both regional and global models, for both weather and climate applications.”

“不同的優先戰略自然導致不同的道路。在全球模式的分辨率方面，現在在向云解析、區域NWP模式的‘全球化’發展，而NWP和氣候模擬則在譜的兩端相向碰撞。美國的‘全球’NWP要趕上成功的歐洲，最緊要的至少部分是和5家美國模擬中心（第一階段）一道，在國家氣象局推進下一代全球預報系統（NGGPS）項目。NGGPS項目讓不同的模擬哲學之間的強烈對比昭然天下，這種對比發生在科學界內部和外部（例如，通過流行的博客）。在這次演講中，我要討論在數值模式框架的設計中，如何與阻礙創新的不同“教條”和“行規”抗爭過程，而這些“教條”和“行規”的目的，是試圖在天氣和氣候應用的區域和全球模式兩方面實現統一。”

涓流細雨

“Different priorities naturally led to different paths. With resolution of global models now approaching cloud-resolving, and the "globalization" of the regional NWP model, NWP and climate modeling are now on a collision course from two opposite ends of the spectrum. The urgency of the US "global" NWP catching up with the extremely successful European effort at least partially motivated the Next Generation Global Prediction System (NGGPS) project at the National Weather Service, with participation from five US modeling centers (phase-1). The NGGPS project highlighted the sharp contrast between various modeling philosophies, inside and outside of scientific context (e.g., via popular blogs). In this presentation, I will discuss the struggles in the design of the numerical modeling framework, for overcoming various "dogmas" and "folklores" that are suppressing innovations in both communities, in an effort to unify both regional and global models, for both weather and climate applications.”

“不同的優先戰略自然導致不同的道路。在全球模式的分辨率方面，現在在向云解析、區域NWP模式的‘全球化’發展，而NWP和氣候模擬則在譜的兩端相向碰撞。美國的‘全球’NWP要趕上成功的歐洲，最緊要的至少部分是和5家美國模擬中心（第一階段）一道，在國家氣象局推進下一代全球預報系統（NGGPS）項目。NGGPS項目讓不同的模擬哲學之間的強烈對比昭然天下，這種對比發生在科學界內部和外部（例如，通過流行的博客）。在這次演講中，我要討論在數值模式框架的設計中，如何與阻礙創新的不同“教條”和“行規”抗爭過程，而這些“教條”和“行規”的目的，是試圖在天氣和氣候應用的區域和全球模式兩方面實現統一。”

——美國氣象局計劃在4～5年里開發完成下一代全球模式——NGGPS，而后者的動力核心來自5個模擬中心提供的模式。在第一階段，5種模式對比后勝出的模式之一是GFDL開發的FV3模式。該模式的主要研制者hian-Jiann Lin博士近日在美國賓州州立大學的演講中，做了如上闡述，也將數值預報模式研發界的冰山一角昭示天下。

“The biggest hole in our knowledge of the global water budget is snow，we really have no idea how much is out there.”

“我們對全球水收支認知的最大漏洞就是雪，我們實際上對到底有多少雪一無所知。”

——雪觀測是認識世界水資源的關鍵步驟，但是對雪的觀測落后于對冰的觀測，主要原因在于遙感無法實現對跨越所有雪環境的一致性測量。這種跨越是從山區到草原再到凍土區的跨越，遍歷各種景觀，讓獲得全球高分辨率雪信息的努力幾近絕望。計劃在今年9月份開始，開展數年的雪試驗（SnowEx）項目期望改變這一狀態。裝置有雷達、光達和多譜圖像儀的飛機（圖）在試驗中將飛躍積雪區，試驗的目的是從這些儀器獲取的數據中確定研究雪的最佳技術，用于未來的雪觀測衛星中。參與這項NASA主持的試驗的來自美國國家雪冰數據中心的科學家Jeffrey Deems從人類知識欠缺角度，解釋了試驗意義所在。

“Access to a combination of satellite and in situ data is essential for the Copernicus services. They cannot develop and produce their products without it. What the EEA and the services are trying to do here is to ensure that the services have access a minima to the data that the Member States have already collected or produced. The data that is already out there.”

“同時獲取衛星和實地數據對哥白尼項目的服務至關重要，沒有這兩種數據他們無法開發和制作出產品。EEA及其服務要做的底線，就是要確保各成員國已經收集或制作的數據可以獲取，因為數據已經在那里了。”

——歐洲哥白尼項目主要通過遙感的方法獲取陸地、海洋環境、大氣、應急管理、安全和氣候變化等六個領域內的信息和數據。然而面對這些領域的服務，還需要通過傳感器在地表、空中和海洋上實際獲取的觀測數據。為此，歐洲信息署（EEA）和哥白尼項目共同倡議了哥白尼項目中對實地觀測資料的收集和提供服務。負責這一任務的EEA跨領域實地數據管理項目負責人Henrik Steen Andersen闡述了這一任務的宗旨。

“Computational sustainability can't be achieved with piecemeal research efforts. It requires truly interdisciplinary teams, where computer scientists work directly with researchers from different sustainability areas.”

“計算的可持續性無法在碎片化研究中獲得，它需要真正跨學科的研究團隊，在其中計算機科學家直接與不同的可持續性研究領域學者合作。”

——2016年世界地球日，美國科學基金會（NSF）選擇了“計算機在保護地球中起關鍵作用”（Computers play a crucial role in preserving the Earth）作為慶祝的主題之一，康奈爾大學計算機科學家Carla Gomes在接受采訪時表達了上述看法。他領導的團隊于2008—2013年在NSF的支持下，開發出可持續性的基本計算工具并獲得了計算探索獎。

“Forecast information is often distributed as a twodimensional (2D) product. We present a novel application of the analog ensemble (AnEn) to generate gridded, short-term probabilistic forecasts of 10-m wind speed and 2-m temperature. The AnEn technique has been widely used in both meteorology and renewable energy applications. It is an effective method to generate skillful and reliable probabilistic predictions of meteorological variables, the wind and solar power for short-term forecasts up to 72 hours. It is based on a historical dataset including measurements paired with corresponding deterministic predictions. For each forecast lead time and location, AnEn is created using the measurements corresponding to the past deterministic predictions that are more similar to the current forecast. Until recently the AnEn technique has been used to generate predictions at specific locations, where observations are available. By using an analysis field as the ground-truth AnEn is extended here over a 2D grid, where each grid point is considered as a different location and treated independently. An in-depth analysis of AnEn skill and a comparison between AnEn and ECMWF-EPS forecasts will be presented..”

“預報信息經常作為二維（2D）產品被發布。我們最新應用類比集合(AnEn)方法制作格點化的10m風速和2m溫度短期概率預報。AnEn技術已經廣泛應用于氣象和可再生能源領域，它是生成氣象變量有技巧和可靠概率預報的有效方法，包括風和太陽能直到72h的短期預報。這種方法基于歷史數據庫，包括觀測及對應的確定預報。針對每個預報提前時間和地點，AnEn利用觀測值和對應的過去中與當前最相似的確定預報得到。直到最近，AnEn技術被用于制造有觀測的特殊地點預報。通過利用地面真實分析場，AnEn向2D格點推廣，其中的每個點都被認為是不同地點，從而被獨立處理。我們對AnEn技巧進行了深度分析，并與CMWF-EPS預報進行了對比。”

——近日，NCAR科學家Stefano Allessandrini博士在ECMWF學術講座上介紹了2011年提出的類比集合技術在2D概率預報上的應用方法。他報告的題目是：Gridded Probabilistic Forecasts of Weather Parameters with an Analog Ensemble。

“The launch of Sentinel-1B marks another important milestone as this is the first constellation we have realised for Copernicus. Orbiting 180° apart, the two satellites optimise coverage and data delivery for services that are making a step change in the way our environment is managed.”

“哨兵-1B的發射標志了另一個重要的里程碑，因為這是哥白尼項目中我們實現的第一個星座。兩個衛星的軌道分開180°，優化了覆蓋和數據傳輸，為改進我們的環境管理邁出了堅實一步。”

——第二顆哨兵-1衛星——哨兵-1B于2016年4月25日升空，星上和1A星搭載的同樣的先進雷達探測設備，可以穿透云和雨層，無論白天還是黑夜，都能獲得地球表面圖像，為歐洲環境監測哥白尼項目取得實質性進展打下基礎。談到這次發射，執行這次發射任務的歐空局局長Jan Woerner如是說。

“[NOAA] to develop aircraft-based hazardous weather observing systems, such as APAR. NOAA shall coordinate these research and development activities with the National Science Foundation”.”

“[NOAA]開發空基災害天氣觀測系統，例如APAR。NOAA應該就這些研發活動與國家科學基金協調。”

——2016年4月21日，美國參議院撥款委員會通過了其2017財年的撥款法案，在這個總計563億美元的法案中，NOAA在2017財年的預算為57億美元，較上一財年NOAA核心業務的實際預算多出3350萬美元。所謂NOAA的核心業務，涵蓋了海洋監測、漁業管理、海岸管理、水產研究和激烈天氣預報等領域。法案中提及了一些特別的獲得支持的項目，例如美國天氣研究計劃中的空基相控雷達項目（APAR）獲得460萬美元支持。參議院的撥款法案就這項支持，給出了上述解釋。

“The problem now is overwhelming. There is a pressing need to monitor the risks in the long run a nationwide early-warning system is long overdue.”

“現在的問題是壓倒性的。長久地監測風險是緊迫的需求，一個全國早期預警系統遲遲未能實現。”

——尼泊爾強烈地震及引發雪崩和巖石崩落事件一周年之際，與災區重建同時開展的是科學家試圖建立預警系統并為重建安全選址做出努力。尼迫爾減災部門泥石流部主任Shanmukesh Amatya做出上述判斷。

“The big takeaway is that the modern rate of sea level rise in the 20th century is faster than anything we’ve seen in the previous two millennia. This isn’t a model. This is data.”

“巨大的收獲是，20世紀現代海平面上升速率比我們看到的過去2000年來任何時間都快。這不是模式。這是數據。”

——2016年2月，美國科學院院刊（PNAS）刊載了包括4篇論文討論海平面變化的專欄，這些研究揭示了全球海平面升級與氣候、極冰和海洋之間的相互作用。參與了其中一項研究的論文作者，羅格斯大學地質學者Benjamin Horton表達了這些研究的意義所在。

“The dialogue becomes not‘Is climate change happening?’but ‘Who's responsible for that?’”

“對話從‘氣候變化在發生嗎？’變為‘誰對其負責？’”

——美國學界發現，研究者更多地將熱浪、寒潮和其他事件歸因于氣候趨勢，而這樣的做法也深入到了社會各個角落，保險專家Lindene Patton的上述說法就是證明。