近日，北京師范大學地理科學學部教授繆馳遠團隊在識別降水監(jiān)測站優(yōu)先建站區(qū)域方面取得新進展，相關(guān)成果于3月26日發(fā)表于《自然》（Nature）。

在氣候變化背景下，認知水循環(huán)演變規(guī)律與支撐水資源可持續(xù)利用，離不開覆蓋廣泛、持續(xù)可靠的降水觀測數(shù)據(jù)。與此同時，在資源投入可控的前提下，優(yōu)先在哪些區(qū)域補充站點，以提升對水旱災害與氣候風險的監(jiān)測能力，已成為水文氣象與地理科學領(lǐng)域的重要科學問題。該項研究系統(tǒng)評估了全球降水站網(wǎng)的時空分布格局與覆蓋水平，量化了與世界氣象組織（WMO）推薦的最低密度標準之間的差距，并識別了需要優(yōu)先加密建站的關(guān)鍵區(qū)域。研究同時揭示了中國在近幾十年雨量臺站建設(shè)與觀測網(wǎng)絡(luò)完善方面對亞洲乃至全球站網(wǎng)格局的重要貢獻。

研究收集了全球15套逐日降水觀測臺站數(shù)據(jù)，匯編形成約22萬個降水觀測臺站記錄，其中約4萬個為滿足“長時序”觀測要求的站點（即記錄時長30年以上且數(shù)據(jù)缺失率低于10%）。

基于該數(shù)據(jù)，研究進一步分析了1900–2022年間全球降水觀測臺站數(shù)量的變化過程。結(jié)果表明，全球降水觀測臺站建設(shè)在1900年至1980年代總體持續(xù)增長，之后各區(qū)域發(fā)展趨勢呈現(xiàn)差異化。進入本世紀以來，亞洲站點數(shù)量大幅增加，主要得益于中國氣象綜合觀測體系的快速發(fā)展和自動雨量站的持續(xù)部署，進而帶動了亞洲降水觀測網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？焖贁U展，使亞洲在2022年的站點數(shù)量占全球站點總量的57.2%。

在站網(wǎng)覆蓋評估方面，研究將現(xiàn)有站點密度與WMO推薦的最低密度標準對比，結(jié)果顯示全球中約86.6%的陸地面積未達到推薦密度，若僅考慮“長時序”站點，則未達標的面積進一步擴大至98.1%。

全球降水觀測臺站密度（1900–2022年）與WMO推薦密度標準對比

為剖析哪些區(qū)域需要優(yōu)先建站，研究綜合考慮了歷史空間變異性、站點密度、未來氣候變化和未來社會經(jīng)濟條件的影響，構(gòu)建了降水觀測臺站選址優(yōu)先級別指標PSNG（范圍1-8，數(shù)值越高表示建站優(yōu)先級越高）。在高排放（SSP5-8.5）情景下，全球約32.1%的陸地面積屬于高優(yōu)先級建站區(qū)域（PSNG評分7至8分），而在低排放（SSP1-2.6）情景下這一比例僅為17.7%，這一結(jié)果表明，未來情景下的優(yōu)先建站格局與歷史條件下識別的高優(yōu)先級區(qū)域（約25%）存在明顯差異?？臻g上，未來情景下高優(yōu)先級區(qū)域主要分布在北美東部與南部、非洲中部、歐洲西部與南部以及南亞等地區(qū)。

未來時期（2025–2100年）全球降水觀測臺站選址優(yōu)先級別

北京師范大學地理科學學部博士生蘇佳佳為論文第一作者，繆馳遠為論文唯一通訊作者，北京師范大學為論文第一完成單位。該研究得到國家自然科學基金創(chuàng)新群體項目（42521001）資助。

來源：地理科學學部

排版：李晨舟

責任編輯：姜思宇、謝羚