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這是4月20日拍攝的美國華盛頓白宮。（新華社記者劉杰/圖）
2021年3月2日，烏克蘭向東部頓巴斯地區(qū)派兵7個(gè)旅，隨后俄羅斯大兵壓境。自從俄羅斯向?yàn)蹩颂m邊境增兵、烏東局勢升級后不久，美國國防部長奧斯汀就向?yàn)蹩颂m承諾，一旦邊境局勢失控，美國將會(huì)力挺烏克蘭，成為其堅(jiān)實(shí)的后盾。
按照美國國防部發(fā)言人約翰·柯比的說法，從2015年到現(xiàn)在，美國已經(jīng)出資二十多億美元專門在安全領(lǐng)域?yàn)闉蹩颂m提供援助。
站在歷史的視角不難看出，美國的舉動(dòng)并不讓人意外。冷戰(zhàn)后，美國發(fā)動(dòng)或挑動(dòng)的海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭、利比亞戰(zhàn)爭、烏克蘭內(nèi)戰(zhàn)、敘利亞戰(zhàn)爭、海上自由航行等一系列局部戰(zhàn)爭與沖突，均顯現(xiàn)出宏大的全球遏制戰(zhàn)爭視圖。
美國以擠壓俄羅斯、分化伊斯蘭世界、控制地區(qū)強(qiáng)國和阻擊新興國家崛起為多元目標(biāo)，以冷戰(zhàn)為模板，力爭在避免軍事對決的情況下，公開和隱蔽地動(dòng)用一切資源與手段，保持自身實(shí)力領(lǐng)先所有對手一個(gè)等級。通過多屆政府接力，美國逐步實(shí)現(xiàn)支配歐亞大陸，稱霸海洋，控制科技經(jīng)濟(jì)的全球霸權(quán)。
美國向歐亞大陸擴(kuò)張的混合戰(zhàn)爭，催熟大戰(zhàn)爭
冷戰(zhàn)已結(jié)束三十年（1991-2021），在信息革命和全球化大背景下，和平與發(fā)展成為歷史新主流。歐盟崛起、俄羅斯軍事實(shí)力再起、伊斯蘭復(fù)興運(yùn)動(dòng)的興起，無不激發(fā)著美國的恐懼感。于是，美國發(fā)動(dòng)新一輪遏制戰(zhàn)爭，占領(lǐng)戰(zhàn)略真空地帶，控制發(fā)展資源，打壓地區(qū)軍事強(qiáng)國。
美國前國家安全顧問布熱津斯基曾提出，“阻止一個(gè)占主導(dǎo)地位和敵對的歐亞大國以及任何威脅到美國霸權(quán)地位的反美聯(lián)盟”。美國學(xué)者亨廷頓提出文明沖突論，認(rèn)為以俄羅斯為中心的東正教文明，以中東為中心的伊斯蘭文明威脅著美國。從而，美國走上進(jìn)攻性現(xiàn)實(shí)主義之路：控制伊斯蘭走廊，瓦解東正教文明，阻止出現(xiàn)“大西洋聯(lián)合體”和“超大歐洲”。同時(shí)，脅迫歐盟，將其綁在北約戰(zhàn)車上，共同發(fā)動(dòng)遏制俄羅斯和中東伊斯蘭世界的新一輪大戰(zhàn)爭。
老布什政府執(zhí)政后期發(fā)動(dòng)的海灣戰(zhàn)爭，是新舊大戰(zhàn)爭的轉(zhuǎn)換點(diǎn)。其后歷經(jīng)克林頓、小布什、奧巴馬及特朗普政府，7屆總統(tǒng)26年，一以貫之。目前，美國已達(dá)到阻止俄歐交好，分裂歐洲，并控制中東石油資源的基本目標(biāo)。
美國開辟歐洲戰(zhàn)線，全面擠壓俄羅斯發(fā)展空間，防止俄依托獨(dú)聯(lián)體實(shí)現(xiàn)再次軍事崛起。擠壓俄羅斯的心臟地帶，制造俄羅斯與東正教國家間的分裂，瓦解其與烏克蘭的聯(lián)合，從而迫使俄羅斯依附西方。為此，美對俄實(shí)行顏色革命、軍事圍堵、戰(zhàn)爭削弱和經(jīng)濟(jì)打擊四方面行動(dòng)。
首先，美國發(fā)動(dòng)了格魯吉亞、烏克蘭、吉爾吉斯斯坦等國的顏色革命。其次，美國迅速東擴(kuò)北約，抵近部署導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，形成對俄軍事圍堵。再次，美國援助車臣武裝、發(fā)動(dòng)科索沃戰(zhàn)爭、誘發(fā)俄格戰(zhàn)爭、鼓動(dòng)俄烏沖突，釀成烏克蘭內(nèi)戰(zhàn)。此外，美國發(fā)起頁巖氣革命壓低油價(jià)，聯(lián)合歐盟制裁俄羅斯，大挫俄經(jīng)濟(jì)。目前，美國已基本達(dá)成瓦解獨(dú)聯(lián)體的目標(biāo)。中情局推測，若照此發(fā)展，十年后的俄羅斯將分裂成六到八個(gè)國家，淪為美歐經(jīng)濟(jì)附庸。
美國開辟伊斯蘭戰(zhàn)線，推行“民主改造大中東計(jì)劃”，波及22個(gè)國家。以1991年海灣戰(zhàn)爭為開端，美國不斷推翻中東地區(qū)強(qiáng)權(quán)，打壓伊斯蘭政治，鼓動(dòng)遜尼派和什葉派對抗。它這么做，是為了最終控制整個(gè)伊斯蘭世界。
美國利用“9·11”事件發(fā)動(dòng)反恐戰(zhàn)爭，先后發(fā)動(dòng)了阿富汗戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭、敘利亞戰(zhàn)爭，并主使了利比亞戰(zhàn)爭，以及打擊巴基斯坦基地組織、也門基地組織、非洲基地組織、伊斯蘭國等8場戰(zhàn)爭行動(dòng)。美國還對伊朗實(shí)施制裁和經(jīng)濟(jì)封鎖。
正如小布什總統(tǒng)所說，“美國將迫使阿拉伯國家進(jìn)行政治、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)全方位改革，讓中東社會(huì)‘大換血’及民主化改造，從而徹底鏟除暴政和恐怖威脅的生存環(huán)境，從源頭上改善美國的安全環(huán)境。”
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美國利用大戰(zhàn)爭體制推出混合戰(zhàn)爭，改變常規(guī)戰(zhàn)爭面貌。混合戰(zhàn)爭是更大時(shí)空上的體系對抗，擁有巨大的非對稱優(yōu)勢。它以全球監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)和戰(zhàn)略傳播網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以塑造、威懾、奪取主動(dòng)、主宰（大規(guī)模軍事打擊）、穩(wěn)定、政府支援等六個(gè)階段為戰(zhàn)略行動(dòng)。
薩達(dá)姆、米洛舍維奇、卡扎菲打傳統(tǒng)軍事戰(zhàn)爭，受到政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)各領(lǐng)域力量的局限。與此同時(shí)，美國利用大戰(zhàn)爭體制，把每一場局部戰(zhàn)爭升級成地區(qū)性總體戰(zhàn)，在各個(gè)領(lǐng)域同時(shí)攻擊，使對手領(lǐng)導(dǎo)層、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施、民生系統(tǒng)、野戰(zhàn)部隊(duì)等相繼淪陷。
從軍事作戰(zhàn)擴(kuò)大到非常規(guī)作戰(zhàn)，從傳統(tǒng)立足軍事取勝轉(zhuǎn)向綜合政治、經(jīng)濟(jì)和軍事混合打擊使敵人癱瘓，高效益、低風(fēng)險(xiǎn)、低成本。美國保守勢力將之作為制勝的“法寶”發(fā)揚(yáng)光大，用于稱霸21世紀(jì)。
美國圖謀以海洋新冷戰(zhàn)，升級大戰(zhàn)爭
美國圖謀將海洋新冷戰(zhàn)，升級大戰(zhàn)爭，是21世紀(jì)20年代后全球化發(fā)展的最大阻力。2020年后，美國在歐亞大陸的前進(jìn)政策遭遇俄羅斯和伊朗的聯(lián)合抗擊，進(jìn)入戰(zhàn)略相持期。同時(shí)，全球進(jìn)入大國競合期。美國加快將全球戰(zhàn)略的重心轉(zhuǎn)向控制海洋，遏制新興大國和盟國崛起。
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大戰(zhàn)爭目標(biāo)指向全球海洋化發(fā)展，兵鋒壓向印太沿海區(qū)。早在21世紀(jì)初，美國便謀求控制全球17個(gè)海上咽喉和通道，卡住強(qiáng)國崛起的脖頸。
第一階段，自2008年金融危機(jī)起，加強(qiáng)對盟國的海上控制。在削減內(nèi)陸軍事基地的同時(shí)，鞏固大西洋、地中海、阿拉伯海的力量存在。
第二階段，反恐戰(zhàn)爭結(jié)束后，奧巴馬政府實(shí)施“亞太再平衡”戰(zhàn)略，拋出“第三次抵消戰(zhàn)略”，規(guī)劃“空海一體戰(zhàn)”，加快兵力部署。
第三階段，從特朗普政府起，美國把印度洋、太平洋合并為一個(gè)戰(zhàn)區(qū)，強(qiáng)化海上自由航行行動(dòng)。美國在《印太戰(zhàn)略2019》中寫道：印太地區(qū)部署2000多架戰(zhàn)機(jī)、200艘艦船和潛艇、約37萬人，80%的戰(zhàn)斗機(jī)完成作戰(zhàn)準(zhǔn)備。另購買110架四代機(jī)和五代機(jī)、400枚先進(jìn)中程空空導(dǎo)彈以及400多枚聯(lián)合空地增程導(dǎo)彈等。由此，美國基本完成控制全球海洋的預(yù)防性戰(zhàn)爭部署。
大戰(zhàn)爭向多域戰(zhàn)爭升級，實(shí)行開放體系對抗，直接攻擊經(jīng)濟(jì)社會(huì)。相比美蘇冷戰(zhàn)下兩大封閉體系的對抗，隨著網(wǎng)絡(luò)連通化和經(jīng)濟(jì)一體化，現(xiàn)代大國較量進(jìn)入開放體系對抗的時(shí)代。美國較早地利用網(wǎng)絡(luò)、太空的開放性和連通性，攻擊他國經(jīng)濟(jì)社會(huì)。例如，美國透過互聯(lián)網(wǎng)煽動(dòng)“阿拉伯之春”運(yùn)動(dòng)，利用“震網(wǎng)”病毒破壞核設(shè)施來遲滯伊朗核計(jì)劃，用電磁攻擊國家電網(wǎng)以干預(yù)委內(nèi)瑞拉內(nèi)政。
當(dāng)前美國發(fā)起全政府行動(dòng)，推動(dòng)混合戰(zhàn)爭向軍事-經(jīng)濟(jì)社會(huì)跨域進(jìn)攻轉(zhuǎn)型。未來美國將以網(wǎng)絡(luò)、太空、心理等高維度空間主導(dǎo)傳統(tǒng)空間的多域戰(zhàn)爭，從開放空間發(fā)動(dòng)大規(guī)模社會(huì)攻擊替代軍事打擊，癱瘓網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星、交通、城市。而后果堪比經(jīng)濟(jì)上的核打擊，代價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)還能大大降低。
大戰(zhàn)爭模式，源于長達(dá)40年的美蘇冷戰(zhàn)
美國界定冷戰(zhàn)為“冷戰(zhàn)爭”。在1950年美國的第68號(hào)總統(tǒng)令中，有如下定義：“這不是一種說辭，而是真實(shí)的戰(zhàn)爭”。冷戰(zhàn)奉行從邊緣地帶進(jìn)攻、從心臟地帶擴(kuò)張的地緣戰(zhàn)略，推行不直接開戰(zhàn)下的長期多領(lǐng)域戰(zhàn)爭，改變了傳統(tǒng)征服型戰(zhàn)爭的面貌。
冷戰(zhàn)來源于喬治·凱南一份八千字電文，其中提出了著名的遏制戰(zhàn)略。針對蘇聯(lián)這個(gè)擁有全球1/6土地、一支半年可動(dòng)員上千萬兵力的強(qiáng)大機(jī)械化軍隊(duì)的核大國，美國盡管在軍事上無法征服，但可以遏制。可見，喬治·凱南奉行遏制有效的理念。
杜魯門政府把對蘇戰(zhàn)爭的目標(biāo)確立為遏制，只要遏制成功，就是戰(zhàn)爭勝利。因此，冷戰(zhàn)以前所未有的多領(lǐng)域行動(dòng)執(zhí)行搞垮蘇聯(lián)的遏制戰(zhàn)略，以政治孤立、經(jīng)濟(jì)封鎖、煽動(dòng)分裂和軍事包圍四位一體，壓縮蘇聯(lián)勢力范圍，降低蘇聯(lián)生產(chǎn)和生活水平，鼓動(dòng)蘇聯(lián)內(nèi)部矛盾。這一招，造成包括蘇聯(lián)人民在內(nèi)的“美國第一，蘇聯(lián)失敗”全球社會(huì)心理，最終誘導(dǎo)蘇聯(lián)解體，美國達(dá)成冷戰(zhàn)勝利。
冷戰(zhàn)是大戰(zhàn)略級別的系列局部戰(zhàn)爭，而不是一次性戰(zhàn)爭，由多屆政府接力完成。從杜魯門開始，經(jīng)艾森豪威爾、肯尼迪、約翰遜、尼克松、福特、卡特、里根、老布什等9位總統(tǒng)10屆政府，以軍事進(jìn)攻、代理人戰(zhàn)爭消耗、軍備競賽、和平演變四個(gè)階段，接力棒式地展開40年的戰(zhàn)爭。
上世紀(jì)五六十年代美國占優(yōu)勢，美攻蘇守，經(jīng)濟(jì)上拋出馬歇爾計(jì)劃，援助西歐以控制德法，同時(shí)對蘇聯(lián)陣營進(jìn)行經(jīng)濟(jì)封鎖和禁運(yùn)，遲滯其發(fā)展。軍事上建立北約集團(tuán)，以進(jìn)攻行動(dòng)改變美蘇力量平衡。美國圍繞邊緣地帶進(jìn)行三個(gè)方向的戰(zhàn)爭：控制歐洲沿海地區(qū)，控制阿拉伯-中東沙漠地帶，進(jìn)入亞洲季風(fēng)區(qū)。所以美國先后打了朝鮮戰(zhàn)爭、越南戰(zhàn)爭這兩場戰(zhàn)后最大的局部戰(zhàn)爭，但卻以失敗告終，遂轉(zhuǎn)攻為守。
代理人戰(zhàn)爭階段，美國在歐洲轉(zhuǎn)入戰(zhàn)略防御，與蘇聯(lián)進(jìn)行限制進(jìn)攻性戰(zhàn)略武器談判，簽訂《赫爾辛基協(xié)議》，認(rèn)定歐洲“不可侵犯的邊境”。在中東則利用以色列發(fā)動(dòng)阿以戰(zhàn)爭，阻擋蘇聯(lián)勢力躍進(jìn)中間地帶。在亞洲則武裝基地組織抗擊蘇聯(lián)發(fā)動(dòng)的阿富汗戰(zhàn)爭。在達(dá)到消耗蘇聯(lián)的目的后，轉(zhuǎn)入美蘇軍備競賽階段。
此階段里根政府拋出“星球大戰(zhàn)計(jì)劃”實(shí)施戰(zhàn)略欺騙,誘使蘇聯(lián)花費(fèi)四分之一的GDP，維持龐大軍力并全力投入太空競爭。同時(shí)采取隱蔽行動(dòng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)和心理戰(zhàn)，從波蘭入手瓦解華沙集團(tuán)，操縱國際貿(mào)易打壓蘇聯(lián)經(jīng)濟(jì)，并組織媒體開展意識(shí)形態(tài)宣傳戰(zhàn)。最終蘇聯(lián)被拖垮，全球跨入和平演變階段。
上世紀(jì)80年代后期，美國利用冷戰(zhàn)關(guān)系改善的機(jī)遇，誘使戈?duì)柊蛦谭蚪?jīng)濟(jì)改革，鼓動(dòng)?xùn)|歐脫蘇。戈?duì)柊蛦谭蚋母锸。K聯(lián)解體，冷戰(zhàn)結(jié)束。
冷戰(zhàn)建立起世界范圍的長遠(yuǎn)戰(zhàn)爭規(guī)劃，孕育了大戰(zhàn)爭運(yùn)行體系。冷戰(zhàn)始終以遏制為戰(zhàn)略，統(tǒng)領(lǐng)眾階段性戰(zhàn)略和分領(lǐng)域戰(zhàn)略。
其中新面貌戰(zhàn)略、和平戰(zhàn)略、緩和戰(zhàn)略、超越遏制戰(zhàn)略是遏制戰(zhàn)略在不同階段的具體化。貿(mào)易管制戰(zhàn)略、和平演變戰(zhàn)略、大規(guī)模報(bào)復(fù)戰(zhàn)略、靈活反應(yīng)戰(zhàn)略、現(xiàn)實(shí)威懾戰(zhàn)略、隱蔽行動(dòng)戰(zhàn)略則是服務(wù)于遏制戰(zhàn)略的政治、經(jīng)濟(jì)與軍事層面行動(dòng)。
美國人至今仍堅(jiān)信，冷戰(zhàn)是美國發(fā)明的不用軍事對決而擊敗超級大國的有效戰(zhàn)爭方式，并得意于其舉世無雙的冷戰(zhàn)運(yùn)作系統(tǒng)。其決策機(jī)構(gòu)對外宣稱“國家安全委員會(huì)”，自杜魯門時(shí)期開始發(fā)布非正式的國家安全委員會(huì)會(huì)議報(bào)告，到里根時(shí)期已經(jīng)變成正規(guī)的國家安全行動(dòng)指令。事實(shí)表明，美國倚靠大戰(zhàn)爭體系，動(dòng)員聯(lián)盟力量，運(yùn)轉(zhuǎn)多個(gè)戰(zhàn)爭機(jī)器，指揮全球軍事行動(dòng)。美國發(fā)動(dòng)了一系列遏制蘇聯(lián)的局部戰(zhàn)爭、代理人戰(zhàn)爭和顛覆破壞行動(dòng)，其范圍規(guī)模、戰(zhàn)爭損耗和持續(xù)時(shí)間，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于美國在二戰(zhàn)的投入。
美國在全球打遏制戰(zhàn)爭，后果正由全球埋單。其一，戰(zhàn)爭影響深遠(yuǎn)，阿富汗、伊拉克至今仍處于戰(zhàn)后動(dòng)蕩之中，沒有走上和平與發(fā)展的軌道。其二，美國反恐戰(zhàn)爭把基地組織打散，它們在中東、亞非歐大陸擴(kuò)散，導(dǎo)致全球恐怖主義泛濫。其三，戰(zhàn)爭難民潮此起彼伏，牽連國際社會(huì)。如敘利亞難民涌向歐洲，造成德法等國社會(huì)動(dòng)蕩，攪亂歐盟發(fā)展。其四，戰(zhàn)爭負(fù)面效應(yīng)回流美國。特朗普競選時(shí)曾批評前幾屆政府發(fā)動(dòng)伊拉克戰(zhàn)爭和阿富汗戰(zhàn)爭，消耗7萬億美元，令美國人民背負(fù)愈發(fā)沉重的戰(zhàn)爭包袱。然而美國的邏輯，卻是用更大的戰(zhàn)爭來填補(bǔ)前面戰(zhàn)爭的窟窿。
（作者系國防大學(xué)教授）
南方防務(wù)智庫特約研究員 林東
李蓓蓓、龔昕宇
手機(jī)、電腦桌面一角的實(shí)時(shí)天氣情況，我們大概已習(xí)以為常，一次點(diǎn)擊就可獲取此后數(shù)日的天氣情況。天氣預(yù)報(bào)可精確到每個(gè)小時(shí)，陰晴雨雪、風(fēng)向、濕度變化一覽無遺。
如此詳細(xì)的天氣預(yù)報(bào)是怎么給出的呢？
中國天氣網(wǎng)發(fā)布的氣象預(yù)報(bào)，圖源中國天氣網(wǎng)
近日《自然》雜志接連刊發(fā)兩篇天氣預(yù)報(bào)有關(guān)文章，先后介紹了我國華為云盤古氣象模型和清華大學(xué)的NowcastNet模型。這兩個(gè)模型給天氣預(yù)報(bào)帶來怎樣的新契機(jī)？我們有可能實(shí)現(xiàn)“天有可測風(fēng)云”，獲取更精準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào)嗎？AI、大數(shù)據(jù)、超算又在其中發(fā)揮了什么能量？
7月6日華為云盤古氣象大模型登上《自然》雜志，圖源：《自然》雜志官網(wǎng)
NO.01天有不測風(fēng)云
天氣影響著人們的日常生活。大約一萬年前，人類進(jìn)入了農(nóng)業(yè)社會(huì)，種子的萌發(fā)和收獲，讓人們驚喜地發(fā)現(xiàn)：不必再跋山涉水，經(jīng)營一片土地便可養(yǎng)活一家?guī)卓凇Α帮L(fēng)調(diào)雨順”也就產(chǎn)生了更強(qiáng)的期待。
限于當(dāng)時(shí)認(rèn)知水平和生產(chǎn)生活方式，風(fēng)、云、雷電、雪等各種天氣現(xiàn)象被蒙上神秘的面紗。古人人為風(fēng)云變化是上天的旨意，由占卜問天獲得天氣預(yù)報(bào)。三千多年前，商王想要外出狩獵，于是卜問是否會(huì)有大雨，占卜結(jié)果顯示沒有降雨，于是商王一行人高興地出發(fā)，卻在狩獵時(shí)被淋成“落湯雞”。不知道商王有沒有發(fā)出“天有不測風(fēng)云”的感慨。
圖源網(wǎng)絡(luò)
雖然古人沒有精確的天氣預(yù)報(bào)，但智慧地發(fā)現(xiàn)了太陽運(yùn)動(dòng)和自然現(xiàn)象發(fā)生存在的規(guī)律性，創(chuàng)造性地總結(jié)了二十四節(jié)氣和七十二物候以及各種氣象諺語。
比如春季的最后一個(gè)節(jié)氣——谷雨，“榖雨之日萍始生，又五日鳴鳩拂其羽，又五日戴勝降于桑。”谷雨意味著寒潮結(jié)束，降水量增多，提醒人們要播種了。田里的秧苗和作物剛剛種下，最是需要雨水的滋潤，古人認(rèn)為這一時(shí)期“雨生百谷”，故稱“谷雨”。
谷雨時(shí)節(jié)全國春播地圖，圖源：中國天氣
NO.02
天降神器助力
顯然，節(jié)氣、物候這類精度不高的經(jīng)驗(yàn)式天氣預(yù)報(bào)無法滿足人們的生活、生產(chǎn)要求。那么，真正的現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)是如何登上歷史舞臺(tái)的呢？
1854年11月，克里米亞戰(zhàn)爭期間，英法聯(lián)軍正準(zhǔn)備在黑海與俄軍決戰(zhàn)，可還未開戰(zhàn)，一場強(qiáng)風(fēng)暴的襲擊就讓聯(lián)軍損失慘重。
隨后，巴黎天文臺(tái)臺(tái)長勒維耶研究了此次風(fēng)暴，在收集了大量氣象數(shù)據(jù)后，他繪制了當(dāng)時(shí)的天氣圖，發(fā)現(xiàn)風(fēng)暴的移動(dòng)有一定規(guī)律。若提前注意到這一現(xiàn)象，此次的失敗是可以避免的。于是勒維耶建議組建氣象觀測網(wǎng)，匯集觀測資料，分析制作天氣圖。1856年，法國組建了世界上第一個(gè)正規(guī)的天氣預(yù)報(bào)信息服務(wù)系統(tǒng)。
風(fēng)暴襲擊海上船只，圖源網(wǎng)絡(luò)
從此，人類進(jìn)入了天氣圖時(shí)代。現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)就始于這一張張?zhí)鞖鈭D，將同一時(shí)間各地氣象情況繪制在一張圖上，預(yù)報(bào)員們再對天氣發(fā)展變化過程加以分析、描述，對未來天氣進(jìn)行預(yù)報(bào)。
天氣圖預(yù)報(bào)法是氣象臺(tái)預(yù)報(bào)天氣的常用方法，并沿用至今。這些天氣圖為天氣規(guī)律的發(fā)現(xiàn)提供了大量數(shù)據(jù)，使得利用物理方程和數(shù)學(xué)計(jì)算天氣現(xiàn)象和過程成為一種可能。
法國數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、巴黎天文臺(tái)臺(tái)長勒維耶，圖源網(wǎng)絡(luò)
不過，繪制天氣圖做出天氣預(yù)報(bào)的方法極大程度受預(yù)報(bào)員主觀影響，頻頻出錯(cuò)。怎么做出更理性的天氣預(yù)報(bào)呢？
科學(xué)家們認(rèn)為手握數(shù)學(xué)和物理兩把利刃，一切都是可以計(jì)算的。
可是該如何計(jì)算呢？這個(gè)問題難倒了很多人，直到一對父子——威廉·皮耶克尼斯和雅各布·皮耶克尼斯的閃亮登場，他們將熱力學(xué)和流體力學(xué)的方式引入氣象學(xué)的研究中，提出用復(fù)雜的微分方程式描述天氣的變化。
威廉·皮葉克尼斯（Vilhelm Bjerknes，1862-1951）的畫像。圖源網(wǎng)絡(luò)
可是微分方程很難解，等解完方程好幾天都過去了。限于算力有限，天氣預(yù)報(bào)就像買過期的報(bào)紙一樣，沒有實(shí)用性。
后來，英國人路易斯·理查森提出了一個(gè)大膽的假設(shè)，建立“天氣預(yù)報(bào)工廠”。這個(gè)工廠建在一個(gè)圓形建筑中，每個(gè)座位依照地球經(jīng)緯度分布，每個(gè)人負(fù)責(zé)計(jì)算自己所在經(jīng)緯度的微分方程，最終將各自的計(jì)算結(jié)果發(fā)給中心的人匯總，得出全球各地的天氣預(yù)報(bào)。但這個(gè)夢幻的設(shè)計(jì)顯然無法實(shí)施，因?yàn)橄胍崆敖o出預(yù)報(bào)結(jié)果，至少需要64000個(gè)計(jì)算員才行。
理查森的“天氣預(yù)報(bào)工場”設(shè)想（1922），圖源網(wǎng)絡(luò)
“天氣預(yù)報(bào)工廠”的概念看起來有沒有些眼熟？是不很像計(jì)算機(jī)的概念？
一戰(zhàn)中用以計(jì)算彈道的ENIAC被氣象學(xué)家們盯上了，在不斷簡化算法，再將一系列描述大氣運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)物理方程轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)語言后，1950年，查尼、菲爾托夫、馮·諾依曼用 ENIAC 來完成了數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的可行性實(shí)驗(yàn)，他們用這臺(tái)計(jì)算機(jī)花費(fèi)了約24小時(shí)便完成了提前24小時(shí)的天氣預(yù)報(bào)計(jì)算。1954年，英國BBC電臺(tái)向全世界廣播了這一次數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，天氣預(yù)報(bào)真正走進(jìn)了一個(gè)科技預(yù)報(bào)的時(shí)代。
馮·諾依曼與第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC，圖源中國氣象科普網(wǎng)
NO.03
AI預(yù)報(bào)時(shí)代來了嗎
數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的本質(zhì)是解一個(gè)個(gè)復(fù)雜的微分方程，這個(gè)方法對初始條件的依賴性很高。而大氣處于實(shí)時(shí)變化中，一個(gè)微小的變化就可能引起整個(gè)系統(tǒng)長期的巨大連鎖反應(yīng)，這就是我們所熟知的“蝴蝶效應(yīng)”。
即便是再復(fù)雜的物理模型也很難完全模擬出大氣運(yùn)動(dòng)的全貌，而大氣細(xì)節(jié)運(yùn)動(dòng)也難以捕捉，極端的天氣和氣候事件的模擬因此成為世界難題。
混沌系統(tǒng)的經(jīng)典圖形似蝴蝶，圖源網(wǎng)絡(luò)
數(shù)值天氣預(yù)報(bào)是現(xiàn)代氣象事業(yè)發(fā)展最核心的技術(shù)，堪稱氣象領(lǐng)域的“芯片”和“國之重器”，我國數(shù)值天氣預(yù)報(bào)研究開始于1954年，是國際上較早開展數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的國家之一。
早期以國外引進(jìn)為主，后來自主研發(fā)掌握核心科技，2020年12月自主研發(fā)的中國第一代全球大氣/陸面再分析系統(tǒng)及產(chǎn)品投入業(yè)務(wù)化應(yīng)用，具備了再分析產(chǎn)品的自主生產(chǎn)能力，氣象業(yè)務(wù)對國外數(shù)據(jù)產(chǎn)品的依賴大大降低。再到如今，發(fā)展以地球系統(tǒng)模式為目標(biāo)的下一代模式，我國數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)從“零”到“一”再到“卓越”的跨越式發(fā)展。
我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置——寰（EarthLab）
最近，華為云團(tuán)隊(duì)和清華大學(xué)在《自然》雜志上先后發(fā)表了云盤古氣象模型和NowcastNet模型兩篇文章。這跟傳統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)有什么不同呢？
這兩種模型都是利用AI的大模型預(yù)測天氣。但兩個(gè)模型用途不同，前者是一種能夠提前一周預(yù)測全球天氣模式，后者則針對極端降水事件等天氣進(jìn)行短期天氣預(yù)測。
AI加入天氣預(yù)報(bào)的賽道，帶來全新可能。AI擅長處理重復(fù)任務(wù)，擬合未知數(shù)據(jù)關(guān)系。通過深度學(xué)習(xí)了解各種氣象數(shù)據(jù)中的關(guān)系，預(yù)測精度和預(yù)測速度上都展現(xiàn)出比傳統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)的優(yōu)越性。
首先說說華為的盤古氣象大模型。AI算法改進(jìn)，使得盤古氣象的預(yù)測準(zhǔn)確率可以與全球最佳數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)——?dú)W洲中期天氣預(yù)報(bào)中心的綜合預(yù)報(bào)系統(tǒng)相媲美。不僅可以處理更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)，盤古氣象能夠處理三維氣象數(shù)據(jù)，捕捉不同壓力層大氣狀態(tài)之間的關(guān)系。而且更加快速，在相同的空間分辨率下，盤古氣象比數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)快10000多倍。
華為開發(fā)者大會(huì)發(fā)布了盤古系列超大規(guī)模預(yù)訓(xùn)練模型，來自網(wǎng)絡(luò)
NowcastNet模型是清華大學(xué)與國家氣象中心、國家氣象信息中心聯(lián)合三年攻關(guān)完成的極端降水臨近預(yù)報(bào)大模型，公里尺度下0～3小時(shí)極端降水都能預(yù)報(bào)。
今年5月27日世界氣象組織峰會(huì)上，三小時(shí)內(nèi)降水臨近預(yù)報(bào)就被列為了未解決的重要科學(xué)難題之一。由于極端降水過程持續(xù)時(shí)間短、空間范圍小，原先數(shù)值計(jì)算方法的預(yù)報(bào)時(shí)效只有1小時(shí)之內(nèi)。
試想一下，從提前1小時(shí)延長到提前3小時(shí)知道即將有一場暴雨傾盆，前一種情況我們只能就近找個(gè)地方躲著，而現(xiàn)在則可以更從容地回到家中，前后的應(yīng)對策略發(fā)生顯著變化。對于一些實(shí)際生產(chǎn)生活場景，這種預(yù)報(bào)還將有更亮眼的減災(zāi)表現(xiàn)，無疑是一個(gè)巨大的飛躍。
基于雷達(dá)觀測的降水臨近預(yù)報(bào)，來自網(wǎng)絡(luò)
那么AI天氣預(yù)報(bào)是不是要代替?zhèn)鹘y(tǒng)的數(shù)值預(yù)報(bào)了？天氣預(yù)報(bào)員是不是要失業(yè)了？
這倒不用擔(dān)心，研究者們表示，把AI廣泛應(yīng)用到氣象領(lǐng)域，其機(jī)理與數(shù)據(jù)的融合計(jì)算非常具有挑戰(zhàn)性，還需要一段很長的路。目前來看人工智能不會(huì)在這個(gè)領(lǐng)域取代人類，DeepMind的研究科學(xué)家Suman Ravuri表示，天氣預(yù)測需要專家和人類參與其中，以確保在預(yù)測方面的理解是合理的，然后將其傳達(dá)給公眾。
從占卜到經(jīng)驗(yàn)判斷，從天氣圖到數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，再到AI的加入，這是無數(shù)研究者篳路藍(lán)縷、殫精竭慮，共同推動(dòng)得到的“天有可測風(fēng)云”。
作者系南京信息工程大學(xué)法政學(xué)院科技史與氣象文明研究院副教授、碩士研究生
來源： 蝌蚪五線譜