????编者按:4月22日,我们迎来第57个世界地球日。今年的主题是“我们的力量,我们的星球(Our Power, Our Planet)”。本版以气象视角呈现我国生态建设与星球守护的生动实践—包括大气本底站、气候观象台等来自一线的观测基础,以及地球系统预报在生态建设中的赋能护航。让我们从风云气象卫星俯瞰所展开的华夏生态画卷里,读懂气象科技之力,见证其如何呵护自然资源的馈赠,助力蓝色家园生生不息、璀璨永续。
????专家顾问:
????中国气象局地球系统数值预报中心耦合模式室主任 路屹雄
????风云卫星工程应用系统总师 覃丹宇
????风云三号地面系统总师 胡秀清
????风云四号光学星地面系统总师 陆风
????国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心)高级工程师 周方程?
大气本底站和国家气候观象台:守护地球的“体温”与“呼吸”
????人类对地球家园的认知历程,气象观测无疑是最关键的维度之一。
从青藏高原的雪域巅峰到南海之滨的汹涌海域,从华北新城的创新热土到淮河两岸的广袤沃野,一座座扎根于山河之间的气象台站,聚焦气候系统多圈层的长期演变,精准记录着地球“体温”和“呼吸”,以科技力量为应对气候变化、守护美丽中国提供气象支撑。

雪山地质公园八面山 常山地质公园管理中心供图
描摹地球“呼吸之本”
在气候变化的科学探索中,如何区分自然变异与人类活动的影响,始终是全球学术界的核心议题。大气本底站的使命,便是在远离人类活动污染源的偏远地区,长期、连续地捕捉大气成分的本底浓度,为全球气候变化研究提供基准数据,还原地球最本真的“呼吸”。
位于青海省海南藏族自治州的瓦里关全球大气本底站,海拔3816米,屹立于“世界屋脊”青藏高原,是世界气象组织全球大气观测网34个核心站点之一,也是亚洲大陆腹地唯一的全球本底站。自1994年建成运行以来,这里已积累了32年连续且准确的温室气体观测资料,绘就了全球闻名的“瓦里关曲线”。这条曲线记录了北半球大气二氧化碳浓度逐年上升的轨迹,成为我国参与全球气候变化科学研究的重要标志。站内7大类33项观测项目涵盖200多种大气成分要素,观测能力达到世界先进水平,其数据直接服务于《联合国气候变化框架公约》评估报告。
2024年7月,内蒙古锡林郭勒草原深处,那仁宝力格国家大气本底站正式投入运行,填补了全国16个气候系统关键观测区中“锡林郭勒草原”观测区的空白。站址选在人迹罕至的草原腹地,周边数十公里无工业污染源,下垫面为典型的温带草甸草原,空气纯净度近乎自然本底状态。这里开展的反应性气体、温室气体、气溶胶等高精度观测,为解析草原生态系统与大气的相互作用提供了一手数据,更成为我国北方生态安全屏障建设和“双碳”战略实施的关键支撑。
锚定关键区的气候“瞭望哨”
除了大气本底站,在我国的气候系统关键区、生态敏感区,还有国家气候观象台持续开展多圈层综合观测,将科学数据与区域发展需求紧密结合,成为服务防灾减灾、生态保护和经济社会发展的气候“瞭望哨”。
4月1日,在雄安新区设立九周年之际,雄安国家气候观象台正式启用。作为全国第27个国家气候观象台,也是唯一全新选址建设的观象台,它肩负着为“未来之城”筑牢气象安全屏障的使命。“一主八辅”的台站布局,精准覆盖新区城乡空间与城市、森林、湿地、农田四大生态区,地空天一体化监测网实现了对大气边界层、近地层通量、生态系统等多要素的立体监测。在这里,无人机、激光雷达与地面观测设备协同发力,不仅为雄安重大工程建设、白洋淀生态保护修复、低空经济安全发展提供精细化气象服务,更将深入探究高速城市化进程对区域天气气候与生态环境的影响机制,为全球新型城市气候适应性建设提供“中国样本”。
????在华南海岸带,电白国家气候观象台直面南海台风、暴雨、海雾的严峻考验,是我国海洋气象观测的“前沿阵地”。依托博贺海洋气象科学试验基地,这里建成了我国首个海洋气象综合观测体系。距岸6.5公里的海上综合观测平台、100公里外的大型浮标、100米测风铁塔与岸基雷达、卫星遥感数据无缝衔接,织就了海陆空天一体化观测网,彻底填补了我国近海气象观测的空白。数十年来,这里积累的台风边界层实测数据推动南海台风数值预报模式精度大幅提升,累计减灾止损超两千亿元。
????在淮河流域,寿县国家气候观象台占据我国南北气候过渡带的独特区位——北方冷空气与南方暖湿气流在此频繁交汇,使其成为研究东亚季风区气候变化的“天然实验室”。自1960年以来,这里的观测记录从未中断,完整的资料序列成为解析气候变化规律的珍贵样本。100米高的通量观测铁塔矗立在万亩农田之上,与地基遥感、大气成分等观测系统相互配合,全力支撑第二次淮河流域大气科学试验,精准捕捉农田生态系统的能量交换与碳水循环过程,为保障国家粮食安全、优化农业生产布局,提供了有力支撑。(李悦)
????地球系统模式:藏在计算机里的“地球预言家”
????守护地球,离不开一项看不见却至关重要的科技支撑——地球系统模式,它像一台高精度的“地球模拟器”,不仅能重现过去的气候演变,还可推演未来百年的气候趋势与生态变化。
????其核心内涵,是将地球作为一个完整的系统来理解。正如中国气象局地球系统数值预报中心耦合模式室主任路屹雄所言,地球并非孤立的大气圈层,而是由大气圈、岩石圈、水圈、冰冻圈、生物圈共同组成的有机整体。如今,人类活动的影响日益显著,被科学界视为地球“第六圈层”。仅关注大气的传统气象模式已难以满足应对气候变化和守护生态环境的时代需求。发展地球系统模式,推动其向高分辨率、多圈层耦合模式转变,成为中国气象局的战略选择。
它的核心在于“耦合”二字——打破地球系统各圈层之间的壁垒,将不同圈层的复杂相互作用纳入同一个系统,通过精准的数学物理方程和高性能计算机,模拟地球的整体运行状态。不同于天气预报聚焦短期大气变化,地球系统模式可以覆盖更长的时间和更广的范围。“小到某一区域的植被生长变化,大到北极海冰消融、北大西洋环流异动,这些关乎地球生态的关键过程,都能在这个‘模拟器’中找到清晰的答案。”路屹雄举例说明。
在当前全球气候变暖的背景下,它能准确模拟人类活动与气候系统的相互作用,为我国应对气候变化提供科学的决策依据。路屹雄结合模式推演解释了海冰变化的规律:若不加强减排,北极夏季海冰可能持续减少甚至消失,引发一系列连锁反应;若遵循碳中和路径,海冰消融速度将显著减缓。
在生态文明建设领域,它能模拟生物圈的动态变化,及时预测湖泊、河流等关键生态要素的变化趋势,为生物多样性保护与生态修复工作提供指引;在农业领域,它能结合作物生长模型与气候数据,为退耕还林、三北防护林建设等生态工程提供科学预测;在海洋生态保护上,它可模拟海洋生态要素的分布与变化,为海洋牧场建设、远海养殖提供专业技术指引,助力守护“蓝色粮仓”。
中国气象局正积极推动地球系统模式持续升级,基于完全自主动力框架朝着更精准、更高效、更全面的方向迈进。
“目前,我国地球系统模式的分辨率已达数十公里左右,且正向更精细的模拟目标靠近。在未来某一天,我们将能精准预测某一街区的气候、某一省份的光伏发电潜能,甚至模拟一片森林的碳汇能力、一条河流的生态健康——让气象科技更好服务于生态保护、能源转型,助力实现人与自然和谐共生。”路屹雄对此充满期待。(唐淼)
????风云气象卫星:遥瞰山河 守望青绿
????在遥远的太空中,风云气象卫星正全天候注视着地球的生态脉动。从极地冰山的迁徙,到三江源的绿意变迁,从农田的墒情变化,到大气中的碳分子轨迹,风云气象卫星为美丽中国建设和全球气候治理,提供扎实的数据支撑。
????要看清地球的生态脉络,首先得有足够锐利的“眼神”。如今,风云气象卫星已经织成了一张严密的观测网——极轨卫星在晨昏、上午、下午、倾斜四条轨道上接力值守,静止卫星完成多星协同布局,每三小时可完整扫描全球一次,重点区域圆盘图每十分钟更新一幅。这种观测有多精细?红外通道的灵敏度已达到0.1开尔文以内的水平,卫星定位精度也提升到了250米。基于这样的硬实力,风云气象卫星构建起覆盖全球热带气旋、降水、冰雪、高温、干旱、火山、洪涝、火灾、大气环境和海洋环境等十余种应用场景的监测产品体系,并通过“风云地球”平台,实现国、省、市、县四级数据直达。
有了好眼力,便能记录下大地的变迁。卫星遥感监测显示,三江源、秦岭、黄土高原、东北地区、京津冀、毛乌素沙地等重点区域生态环境质量持续向好。全国植被指数继续保持上升趋势,为2000年以来最大值。2025年植被指数较上年上升2.5%,较2000年至2024年的平均值和近5年(2020年至2024年)的平均值分别增加了7.5%和1.6%。国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心)连续八年编制《全国生态遥感年报》,这些来自太空的记录,让美丽中国的绿色蝶变有了最客观的注脚。
????在记录地表生态变迁的同时,风云气象卫星的目光也投向大气的细微脉动。风云三号H星搭载的高光谱温室气体监测仪,采用三维形式展示二维空间叠加光谱维的丰富信息。四组谱线,分别对应大气中氧气吸收光谱、二氧化碳弱吸收光谱、二氧化碳强吸收光谱和甲烷吸收光谱,其波动特征能够清晰刻画出,同一目标在不同谱段的光谱吸收差异,展示捕捉地气系统精细光谱的能力。目前,风云三号气象卫星地面系统稳定接收与处理高光谱温室气体监测仪全球连续观测产生的海量数据,为全球用户提供高精度的温室气体监测产品,支撑短期气候预测、气候变化评估所需的碳源碳汇信息。(黄琬婷)
两处新增的世界地质公园,奇在何处?
????当地时间4月15日,在法国巴黎召开的联合国教科文组织执行局第224届会议上,浙江常山和四川四姑娘山顺利通过会议审议,正式成为世界地质公园。
常山世界地质公园位于浙江省衢州市常山县,总面积1043.10平方公里,完整保存了新元古代至新生代的连续地层,是亚洲东部近10亿年地质演化历史中地层序列最连续的地区之一。园内最珍贵的当属1997年被正式确认的中国首枚“金钉子”——黄泥塘剖面,它是全球地质年代的统一“标尺”,代表奥陶纪达瑞威尔阶的全球唯一标准。园内发育的幼年期生物礁喀斯特是常山独有的地貌,这是远古海洋中珊瑚、海绵等造礁生物原地生长形成的礁体,经历亿万年地壳抬升与岩溶作用改造,呈现出峰丛、石芽、溶沟交错的“江南第一石林”,成为研究礁体演化的“活样本”。
常山地质的每一道纹理都与气候紧密相连。该地属亚热带季风气候,数亿年来,丰沛的降水与碳酸盐岩持续发生化学反应,造就了精巧的岩溶地貌与溶沟石芽。
在气候与地质的共同滋养下,常山发展出胡柚、香柚、油茶等特色生态农业。常山县气象局正为这份绿色产业提供坚实保障,形成覆盖全产业链的气象服务支撑。
四姑娘山地处四川省阿坝藏族羌族自治州小金县东部,属典型高原季风气候,冬长夏短,冬干夏湿,雨热同季。与同区域国家气象站相比,这里的气温明显偏低——年平均气温仅4.7℃,最高气温25.9℃;降水则格外丰沛,年均1055.9毫米,其中85%集中在5月至10月。这样的水热配置,为冰川发育、流水侵蚀和冻融作用,提供了持久动力。

四姑娘山群峰?图/博德弥亚?阿福
地质学家在这里看到的,是全球罕见的三叠系“西康群”浊积岩复理石建造、松潘—甘孜造山带“西康式”褶皱、以幺妹峰(海拔6247.8米)为首的密集极高山群峰。在气象学家眼中,这些壮丽地貌的“雕刻师”正是气候。第四纪冰期,严寒驱动冰川大规模刨蚀,将花岗岩体削出角峰、刃脊、U型谷;约一万年前,气候转暖,冰川退缩,流水与冻融风化接续登场,又切割出溪流、瀑布与星罗棋布的高山海子。
垂直气候分异与持续的地壳抬升相互叠加,既强化了地貌的垂直分带,也支撑起完整而敏感的山地生态系统。当地气象部门正依托精细化高山监测网络,为这座地质公园的生态保护与灾害防御提供科学支撑。(卢雅媚 章霞霞 张雷 赵欣)
(责任编辑:何长剑)