停止為全球海洋測量系統提供資金,將危及我們的天氣預報和前瞻性研判能力,而這最終造成的代價,會遠高于系統本身的成本。
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具備海洋監測能力的國家并不多。過去一直維系這一體系的全球安排,如今已顯露出脆弱跡象,而世界各國都依賴它。歐洲和亞洲現在必須作出選擇:是任由這一系統繼續削弱,還是共同接手、維持其運轉。目前,在全球各大洋盆地,一個由多種儀器組成的全球網絡正持續測量海洋狀態。
科研船沿著設定好的假想航線,也就是“斷面”,反復穿越海洋,從海表到海底積累數據。系泊浮標監測熱帶海洋,尋找厄爾尼諾或熱帶氣旋的早期跡象,并持續追蹤溫鹽環流的變化。
約4000個自主漂流浮標每10天下潛至2000米深處,再上浮,通過衛星向地面站傳回溫度和鹽度數據。水下滑翔機在近岸海域巡航,漂流浮標則漂浮在最偏遠海域的海面上。數百頭象海豹在極地海冰下方攜帶微型傳感器。
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這一網絡產出的信息極其寶貴,使我們能夠預判海洋和天氣條件的變化,及時作出應對,并保護海洋。不過,海洋觀測網絡的脆弱程度,遠超大多數公眾和政府的認知。一項發表于《自然·氣候變化》的新研究首次量化了這種脆弱性。
結果令人警惕。如果將一個主要貢獻方——美國——從全球海洋觀測系統中撤出,我們對海洋升溫速度的估計誤差將增加163%。這甚至比隨機失去全球80%的海洋數據還要嚴重。原因在于地理分布:美國的觀測儀器覆蓋所有大洋盆地,填補了目前其他任何國家都無法彌補的空白。
這并非理論上的擔憂。美國國家海洋和大氣管理局以及美國國家科學基金會擬議中的預算削減,正威脅美國對全球海洋觀測系統的貢獻。
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大西洋彼岸的情況也并不樂觀,而且壓力并不只存在于西方國家。在一些地區,科學家和決策者正努力建立更具韌性的國家海洋觀測體系,但現有資源仍不足以滿足需要。這個全球賴以依靠的海洋監測系統,幾乎在世界各地都承受著巨大壓力。
圍繞海洋觀測的公共討論,往往集中在阿爾戈浮標上。阿爾戈浮標用于監測海洋狀況,屬于一個國際項目。該項目通過一支會漂移并在海表與中層海水之間垂直運動的機器人儀器隊伍,收集鹽度、溫度和洋流數據。
每個阿爾戈浮標本質上都是一個密封圓柱體,內部裝有可承壓電子元件,并配備精巧的浮力艙:注入海水時下沉,排出海水時上浮。過去一個世紀里,這些自主機器人徹底改變了海洋科學。
系泊浮標提供連續時間序列,這對監測厄爾尼諾、大西洋經向翻轉環流,以及熱帶氣旋形成條件至關重要。水下滑翔機測量浮標無法探測的近岸洋流、渦旋和沿岸邊緣海域。象海豹則把傳感器帶入極地海洋冰下區域,而這些地方是其他任何儀器都無法到達的。歸根結底,每一種平臺都在回答其他平臺無法回答的問題。
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一旦失去其中任何一個環節,觀測系統提供可靠信息的能力下降,并不與丟失的數據量成正比,而取決于觀測空白出現在什么位置。
全球海洋觀測系統常被簡單描述為“氣候監測系統”,但它的作用遠不止于此。所有業務化天氣預報都依賴這些數據。歐洲中期天氣預報中心、法國氣象局以及其他主要氣象機構運行的數值天氣預報系統,每天都會多次同化海洋觀測數據。
沒有這些數據,預報的可靠性會迅速下降。同樣,盡管基于人工智能的新型預報系統“盤古天氣”和“圖譜預報”表現令人矚目,但它們也完全依賴同樣的觀測數據流。人工智能并不能替代觀測,它依賴觀測。
從次季節到季節尺度的預報,關系到數周甚至數月后的收成季、能源需求和水資源供給,而這類預報高度依賴對海洋次表層熱量和鹽度的認識。
熱帶氣旋路徑和強度預報,對預警和疏散決策至關重要,也依賴對海洋次表層熱含量的掌握,而不僅僅是海表溫度。原因在于,颶風的爆發性能量來自深達至少200米的暖水層。如今,全球漁業管理者已普遍使用海洋熱浪預警,而如果沒有對海洋次表層的持續觀測,這類預警根本無法實現。
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用于沿海基礎設施設計的海平面預測,需要數十年一致的觀測數據。鹽度則提供判斷海水密度所必需的信息,而海水密度又是確定所有洋流、包括大西洋經向翻轉環流這一大西洋“翻轉”大環流的關鍵。
簡而言之,全球海洋觀測系統是各類業務服務的支柱,從明天的風暴預警到下個世紀的適應規劃,都離不開它。它不是奢侈品,而是必需品。一種持續存在的誤解認為,只要模型足夠先進,就能替代直接觀測。隨著人工智能興起,這種看法被進一步放大。但事實并非如此。
任何預報模型,無論是傳統模型還是人工智能模型,都建立在數據同化之上,也就是不斷用現實世界的測量結果修正模擬。一個在觀測豐富的歷史數據上訓練出來的人工智能模型,如果面對一個觀測稀缺的現實環境,表現就會變差。在極端事件不斷增多、海洋狀態持續變化的世界里,歷史趨勢本身也越來越不可靠。
一次沒有完成的觀測,將永遠失去。衛星對海表的測量無法告訴我們數百米甚至數千米深處正在發生什么,而熱量正是在那里積聚,洋流在那里重組,下一季天氣的前兆也已在那里形成。要看到海面以下的變化,我們必須把儀器放進海里。
認為海洋觀測“成本過高”的說法,經不起數據檢驗。全球這一系統每年的總成本,包括所有平臺和人員在內,大約為10億歐元。歐洲承擔的只是其中一部分。僅在2024年,與海洋狀況相關的極端天氣就在歐洲造成了數百億歐元損失。
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北大西洋一次嚴重颶風季,就可能給美國帶來數千億美元損失。海洋熱浪已經摧毀了價值數十億美元的漁業,并導致全球所有珊瑚礁發生大規模白化。季節預報一旦失準,還會對農業、能源和人道援助造成連鎖影響,而這些后果往往并未被充分量化。每投入1歐元用于海洋觀測,都會帶來數倍回報。這是回報率最高的公共投資之一。
歐洲應把海洋觀測視為關鍵基礎設施,就像衛星導航或氣象服務一樣。這意味著要為系統的業務骨干提供穩定的多年期資金支持,包括浮標、科研船、系泊設備、水下滑翔機,以及處理和傳播數據的數據中心。
法國擁有世界第二大專屬經濟區。法國橫跨大西洋、太平洋和印度洋,擁有5個海外省和海外大區以及7個海外集體,共有270萬法國公民生活其中。盡管如此,法國提供的全球海洋溫度剖面數據僅約占5%。澳大利亞的貢獻超過法國的3倍。歐盟整體貢獻約為12%,不到美國份額的四分之一。歐洲,尤其是法國,應大幅提高自身貢獻。
2029年舉行的十年一度國際會議“海洋觀測29”,提供了一個機會,可以借此協商建立一個更均衡的全球體系,使其反映各方的經濟能力和海洋利益,而不是歷史偶然形成的格局。歐洲與亞洲主要海洋科研力量之間的合作應進一步加強,因為雙方的觀測區域在很大程度上具有互補性。兩者合在一起,將覆蓋全球海洋的很大一部分。
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真正的危險,在于那些如今支撐越來越多人類活動和藍色經濟的信息,正在被一點點侵蝕。氣旋預警會變得不那么可靠,季節預報會變得不那么準確,海平面預測也會變得不那么精確。單獨看,每一次損失或許都還能承受;但疊加起來,就等于在人類歷史上后果最深遠的全球氣候變化面前摸黑前行。
海洋觀測系統是一個全球公共服務,由許多國家歷經數十年共同建設而成。法國和歐洲擁有發揮更大作用所需的機構、專業能力和海洋利益基礎。
現在缺少的,是在系統仍可維持之時采取行動的政治決斷。如果各國之間的合作喪失,未來重建這一體系的難度和成本,都將遠高于持續投資于一個已經有效運轉的系統。
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