全球降水監(jiān)測網(wǎng)絡健康狀況如何？中國團隊領銜開展全面“體檢”

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測站？現(xiàn)有站網(wǎng)是否滿足監(jiān)測需求？在不同未來氣候變化情景下，哪些區(qū)域需要優(yōu)先補充降水站點？……這些問題與實現(xiàn)水循環(huán)認知和水資源風險評估密切相關，持續(xù)受到國際學術界關注。

對全球降水監(jiān)測網(wǎng)絡開展全面“體檢”

由北京師范大學繆馳遠教授團隊領銜、聯(lián)合包括中國在內(nèi)的16個國家科研團隊，最近對全球降水監(jiān)測網(wǎng)絡開展全面“體檢”，通過一項大尺度時空水文的國際合作研究，匯編了全球約22萬個逐日降水觀測站點記錄，系統(tǒng)評估了不同時期全球降水監(jiān)測網(wǎng)絡的時空分布與覆蓋水平。

最新完成的全球降水監(jiān)測網(wǎng)絡健康狀況“體檢報告”論文，北京時間3月26日在國際學術期刊《自然》上線發(fā)表。

論文通訊作者繆馳遠教授介紹說，本項研究將現(xiàn)有站點密度與世界氣象組織推薦的最低站點密度標準對比發(fā)現(xiàn)，1900年至2022年間，全球僅有13.4%的陸地面積達到推薦標準。若僅考慮滿足“長時序”觀測要求(即記錄時長30年以上且數(shù)據(jù)缺失率低于10%)的站點，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測對評估區(qū)域降水變化、支撐水資源管理與風險防控具有重要意義。這次研究對全球降水地面觀測站的系統(tǒng)梳理，以及對現(xiàn)有降水網(wǎng)絡覆蓋水平與建站優(yōu)先區(qū)域的剖析，彌補了既往研究聚焦于小尺度的不足。

論文第一作者、北京師范大學博士研究生蘇佳佳表示，全球降水監(jiān)測網(wǎng)絡的站網(wǎng)優(yōu)化，不僅取決于站點數(shù)量，也需要兼顧降水空間變異性與站點代表性。在降水空間差異更強、且現(xiàn)有站點觀測代表性不足的區(qū)域，往往更需要優(yōu)先補充站點。研究團隊構建的選址優(yōu)先級別指標綜合了降水空間變異性和現(xiàn)有站點密度，結果顯示，全球約25%的陸地面積被劃定為建站高優(yōu)先級區(qū)域。

中國觀測體系在全球發(fā)揮關鍵作用

研究顯示，中國氣象綜合觀測體系在全球降水觀測網(wǎng)絡發(fā)展中發(fā)揮關鍵作用。21世紀初，中國啟動大規(guī)模自動氣象站建設，特別是自動雨量站的持續(xù)部署與加密布設，推動了中國乃至亞洲降水觀測網(wǎng)絡的迅猛發(fā)展。

截至2022年，亞洲站點數(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，亞洲站點數(shù)量在21世紀初的大幅增加，主要得益于中國氣象綜合觀測體系的加速建設。

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，進而影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、水資源調(diào)配與災害風險評估。研究團隊指出，為識別“最需要加密監(jiān)測站點”的區(qū)域，這次研究綜合考慮多方面因素，構建了降水觀測臺站選址優(yōu)先級別指標，并在國家尺度上給出需要優(yōu)先補充監(jiān)測站點的區(qū)域提示。

研究團隊進一步將未來降水變化預估與人口、經(jīng)濟條件等因素納入綜合評估。結果顯示，在高排放情景下，高優(yōu)先級區(qū)域約占全球陸地面積的32.1%。因此，未來優(yōu)先建站格局不僅受氣候信號影響，也與人口分布與社會經(jīng)濟條件變化密切相關。

繆馳遠總結表示，降水是全球水循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，也是陸地淡水補給的主要來源之一。在全球變暖背景下，系統(tǒng)厘清降水觀測站網(wǎng)絡的時空分布特征，深度剖析現(xiàn)有降水監(jiān)測網(wǎng)絡的覆蓋水平，并識別出需要優(yōu)先加密建站的區(qū)域，有助于提升對區(qū)域氣候變化與水文風險的監(jiān)測與認知，也可為優(yōu)化觀測網(wǎng)絡布局與相關管理決策提供科學參考。(完)

【編輯:王琴】