1.5.1　觀測能力

　　為了更好地了解并系統(tǒng)地監(jiān)測地球氣候，需要觀測大氣、海洋和陸地等的多種參數(shù)，因此，必須依靠多種觀測技術(shù)（從地面觀測設(shè)施到船舶、浮標、海洋探查器、氣球、飛機、衛(wèi)星裝載的傳感器等）。全球氣候觀測系統(tǒng)（GCOS，2009）中定義的所謂基本氣候變量，在技術(shù)上和經(jīng)濟上，觀測是可行的，但一些相關(guān)的觀測系統(tǒng)尚未系統(tǒng)運行。然而，在最近幾年，新觀測系統(tǒng)的觀測次數(shù)已經(jīng)成倍增加，并對以前沒有觀測數(shù)據(jù)的地方進行了觀測（見第2、3、4章觀測變化評估）。與此同時，為了有效應對信息的增長，用于分析和處理數(shù)據(jù)工具的性能得到開發(fā)并提升，提供了更全面的地球氣候情況。需要注意的是，發(fā)展中國家在填補實地觀測網(wǎng)絡(luò)空白方面取得了一些有限的進展，但發(fā)達國家在確保一些重要觀測系統(tǒng)長期連續(xù)觀測方面進展甚微（GCOS，2009）。此外，獲取更多的替代（非儀器觀測）數(shù)據(jù)，對過去的氣候變化提供了更全面的了解（見第5章）。將歷史觀測數(shù)據(jù)數(shù)字化的工作也一直在進行，主要針對20世紀下半葉前段的地面站數(shù)據(jù)（Brunet and Jones，2011）。

圖注：觀測能力進展。上部：隨著時間的推移，觀測值的多樣化混合與增加為氣候記錄的一致性提出了挑戰(zhàn)（改編自Brönnimann等，2008）。下左：全球歷史氣候網(wǎng)（GHCN）日記錄數(shù)據(jù)庫中第一年的溫度數(shù)據(jù)（鏈接為：http：//www.ncdc.noaa.gov/oa/climate/ghcn-daily/； Menne等，2012）。下右：1996年至2010年間歐洲中期天氣預報中心產(chǎn)品系列每年用于同化數(shù)據(jù)的衛(wèi)星儀器的數(shù)量。該圖作為示例說明在此期間衛(wèi)星數(shù)據(jù)的使用量增加了5倍。

　　再分析是一種系統(tǒng)方法，可在一個氣候模型的幫助下通過同化所有可用到的觀測數(shù)據(jù)，為氣候監(jiān)測與研究提供網(wǎng)格動態(tài)一致的數(shù)據(jù)集（框2.3）。以模型為基礎(chǔ)的再分析結(jié)果在獲取氣候系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)一致性方面起重要作用。然而，它們目前在監(jiān)測長期氣候趨向的作用有限，由于受到隨時間變化產(chǎn)生的觀測范圍和偏差的限制，存在的偏差與同化模型有關(guān)（見第2章框2.3）。由于第四次評估報告進行定性和定量的評估，通過再分析系統(tǒng)進行同化的觀測值增多了（GCOS，2009）。例如，歐洲中期天氣預報中心中期再分析報告顯示，自2007年以來，主要大氣觀測同化數(shù)據(jù)明顯增多（Dee等，2011）。絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)和最近幾年增加的大部分數(shù)據(jù)來自衛(wèi)星（圖1.12）（GCOS，2011）。例如，來自全球定位系統(tǒng)無線電掩星測量的信息自2007年以來顯著增加。固定地面站數(shù)據(jù)的增加常與報告頻率增加相關(guān)聯(lián)，而不是增加地面站的數(shù)量。數(shù)據(jù)質(zhì)量的提升來自儀器設(shè)計的改進，或地面站在將數(shù)據(jù)傳輸給用戶或數(shù)據(jù)中心之前對觀測數(shù)據(jù)進行更精確的校正。以實地觀測站數(shù)據(jù)為例，最近幾年無線電探空儀自輻射效應測量的溫度數(shù)據(jù)偏差已經(jīng)減小。新一代衛(wèi)星傳感器，如高光譜分辨率紅外探測器（如大氣紅外探測器和紅外大氣探測干涉儀），有助于實現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)時間穩(wěn)定性，用于重新校準傳感器如高分辨率紅外輻射探測儀。少量儀器（例如，先進的極高分辨率輻射計）已經(jīng)在軌約30年，但其最初設(shè)計時并非用于氣候應用，因此需要仔細的重新校準。

　　海洋觀測的一項主要成就是由于Argo全球陣列剖面浮標系統(tǒng)（GCOS，全球氣候觀測系統(tǒng)，2009）的實施。Argo剖面浮標計劃于2000年開始部署，但直到2007年才達到3000個浮標的設(shè)計目標。自2000年以來，由于Argo剖面浮標和表面漂流浮標陣列都已經(jīng)達到全球覆蓋的目標數(shù)值（2009年1月，共有3291個浮標在運行），海洋2000米以上不凍層的溫度和鹽度在歷史上第一次系統(tǒng)地觀測到。海洋歷史數(shù)據(jù)的偏差已被鑒別并減少，而且，新的分析方法已經(jīng)被應用（例如，Willis等，2009）。一個主要成果是明顯減少在AR4觀測評估報告中展示的有關(guān)海洋上層溫度與熱含量的人為年代際變化（見3.2節(jié)）。海洋生物地球化學測量的空間和時間范圍也得以擴大。衛(wèi)星觀測海平面（3.7和13.2節(jié)）、海水表面鹽度（第3.3節(jié)）、冰海（第4.2節(jié)）以及海洋顏色等在過去幾年也得到了進一步發(fā)展。關(guān)于陸地基本氣候變量的觀測也取得了進展。土壤濕度遙感觀測的重大進展得益于2009年發(fā)起的土壤濕度與海洋鹽度任務，而且也得益于應用于早期的以及陸續(xù)開展的任務中的數(shù)據(jù)檢索技術(shù)方面的進展（詳見Seneviratne等，2010）。然而，這些觀測數(shù)據(jù)有局限性。例如，在茂密的植被下觀測方法就不能用，而且這些方法僅能用于觀測表層土壤?；跉w一化差分植被指數(shù)數(shù)據(jù)的更先進的極高分辨率輻射計，在植被變化方面提供了新的信息。在國際極地年2007—2009年期間，鉆孔站點的數(shù)量大大增加，因此可以更好地監(jiān)測大尺度永久凍土層的特征（見第4.7節(jié)）。

　　來源：http：//www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/

　?。S銘瑞、青秀玲編譯，殷永元審核）