美国联邦气象，在军用和民用分工和管理方面，多次发生摇摆。但这种摇摆主要体现在是否在联邦预算方案中，是否将军用气象与民用分开，单独研发军用气象设备等。其中典型例子，是美国1960年代初单独研发的国防气象卫星项目（DMSP），后来又经历了与民用气象卫星项目合并，在大约10年前又重新分离的变化 。
然而，无论是过去还是现在，美国军事气象在民用气象活动中，从未缺席。这种未缺席表现在多个方面，例如，一是在参加气象和大气科学学术活动方面，例如美国气象学会（AMS）召开的学术会议等，美国军方气象学者与非军方学者平等交流；二是在各种气象和大气科学试验、模式比对等活动中，也很容易找到美军方的身影；三是在美国气象部门着眼于为整个联邦提供服务的业务流中，军方需求和军方信息补充等要素，往往是重要的考虑。
为了说明美国NOAA主导的民用气象体系中，美军方要素及其作用，我们以美国目前极轨气象卫星系列（JPSS）的框架为例（图1）。在这个体系里，卫星数据的输入端：包括目前2颗依然在轨的国防气象卫星DMSP，作为当前和未来民用极轨卫星S-NPP和JPSS系列的补充；在输出端：美国空军（USAF）和美国海军（USN）都作为民用气象信息的主要用户被加以考虑。
图1 JPSS框架
本次AMS年会，多个会议发言中，体现了美国联邦气象“军民融合”的特点，本文选择其中一二，介绍给读者。
1 美国海军气象和海洋指挥部
在第38届环境信息处理技术研讨会上，来自美国海军气象和海洋指挥部的学者，在“气象机构更新服务”分会场，介绍了其所属部门气象活动最新情况。美海军气象和海洋部门，是一支由全球分布和专注于战事任务的由海军和平民共同组成的队伍，该部门的海上预报员的任务，是确保美国军方和联邦，以及美国的国际合作伙伴获得优质气象、海洋和水文分析数据，以利用环境条件。在现场和遥感观测以及高性能计算支持的高分辨率数值环境预测的支持下，海军气象和海洋部门提供以作战为重点的定制预测，以提高决策优势，并为美国海军在物理战场上提供预测优势。
气象海洋部门全年活跃。美国海军气象部门，2021年全年保持很高的活跃度（图2）。美国海军2021年在全球海洋呈现几乎“平均”的活动态势，很难再区分美国军方的所谓“远海”和“近海”。全年海军测量船只全年累计航行了21万多海里，布设无人系统1359次。
图2 美国海军气象和海洋部门2021年全年活动概览
美海军气象机构“观测、预报、决策”。本美国海军气象部门开展的主要活动，与民用气象部门别无二致（图3），只是其决策，主要着眼于军事活动和战争。
图3 美海军气象部门服务于作战的理念
无人观测、模式能力更新和瞄准作战需求。虽然2021年俄乌冲突尚未爆发，然而，从美国海军从实战化的能力更新（图4）不难看出，其长距离无人气象海洋信息探测仪器是战时获取气象海洋信息最重要的手段，而被全球气象界熟知的美国海军GOFS模式（Global Ocean Forecast System，全球海洋预报系统）的最新版本（V3.5）获得了重要改进：例如，引入具有潮汐的新全球海洋模型、改进的数据同化和更高垂直分辨率的大气全球模型、改进的热带气旋预报和新的超级计算系统。
图4 美国海军气象部门能力更新和为作战服务
海军气象和海洋部门，还将继续加速下一代大气全球非流体静力学模型研发，继续定期更新全球耦合海冰集合模型、无人传感系统。与此同时，海军第一个业务近太空环境模型也即将推出。
海军地球系统可预测能力（Navy-ESPC）是一个全球耦合预报系统，集成海军全球环境模型（NAVGEM）的大气模式、混合坐标海洋模型（HYCOM）和通用冰模式（CICE）等系统。该系统的开发，将满足美国海军从几天到几个月时间尺度上对高分辨率全球环境预报的需求，该系统的一个独特方面是在集合和确定性分辨率下的涡流解析海洋模型。Navy-ESPC第1版目前正在运行，第2版在快速开发中，预计2022年进行测试。会议结果显示，Navy-ESPC v2的重要更新包括：整体更高水平分辨率的大气、高海拔大气、包含波浪的海洋模式、包含整体海洋中的潮汐等。此外，更新的CICE模型（CICEv6）和对集成公式的改进，充分考虑了模型的不确定性等。
2 美国国防部北方司令部和联邦应急管理局
气象预报信息在军民融合的美国应急管理中发挥着重要作用。国家天气局（NWS）与联邦、州和社区的应急管理和水管理部门，以及其他关注公共安全的政府机构（比如国防部部门）密切合作。NWS通过自下而上的多级组织机构（如图5）收集信息和制作服务产品，向合作伙伴提供基于影响的决策支持服务（IDSS）信息。这些合作伙伴包括联邦应急管理局（FEMA）、国防部（DOD）北方司令部（NorthCom）等。
图5 美国国家天气局决策支持服务信息流向示意图
美国应急管理组织结构与资源调度。FEMA是美国应急响应的主管部门。根据1974年制定、1988年11月23日修订的《斯塔福德法案》(Stafford Act，PL 100-707)的规定，FEMA负责处理包括飓风和地震等天灾以及危险品泄漏、炸弹爆炸和战争等人为灾难在内的各种各样所有可能的灾难。FEMA最重要的职责，是代表总统整合联邦政府机构的资源，强化州和地方的防灾减灾和应急处置能力。灾害救助及预防和应急准备是其中的两项重点。
面对上述威胁都需要国防部提供支持，与FEMA共同应对。FEMA遵循属地管理、分工协作的原则。在纵向关系上，美国非常强调地方尤其是第一响应者的先期反应能力，当发生灾害后，首先由所在州进行自我救援。联邦政府“有求才应”，只是“当灾难的后果超出州和地方的处理能力之外时，提供补充性的帮助”。涉及的部门众多，不同级别紧急事件，所调动的资源也不同，包括州内资源、联邦资源（FEMA）和国防部资源（NorthCom）。如果只是发生火灾、流行病、爆炸，低水位洪水或慢涨的洪水，龙卷风等，根据《斯坦福法案》，主要由州作出应急响应，联邦资源和国防部（DOD）资源不会介入。
军民协作的应急管理流程。如图6所示，紧急事件一旦升级，上升到NorthCom需要介入时，就激活国防协调官（DCO），NorthCom在当地的第一应急员抵达现场，通知指定的官员和当地应急中心（EOC），请求互助和州政府援助。州长命令州应急中心（EOC）评估损害，请求州际应急管理互助协议（EMAC）或其他州际互助，以及请求总统宣告紧急情况。FEMA区域办公室评估事态和州长的请求提出建议，上报FEMA局长。如需要，FEMA将启动国民警卫队双重身份指挥官（DSC）。DCO与事件主管联邦机构协商，发出援助请求（RFA）和任务分配（MA），如此，DOD民事支持机制激活。FEMA局长根据FEMA区域办公室对事态和州长请求的评估报告，经DHS秘书向总统提交建议，总统定夺是否宣布进入“紧急状态”或发生“重大灾难事件”。明确任务分配是非常重要的步骤，并要做好协调，让各部门增进了解、各司其职、发挥所长。DOD并不能承担所有的工作，但非常擅长搜索和救援。FEMA的国家应对协调中心（NRCC）将国家层面的任务推送到DOD/北方司令部（期间与地区DCO保持沟通），事件所在地区的DCO将任务推送到北方司令部。自此，应急团队和资源部署基本完成。联合外勤办公室（JFO）成立后，由统一协调小组（UCG）的DCO负责与联邦和州的协调官员进行“协调”，跟踪、处理、监督应急响应行动。
图6 美国国防部民事支持多级响应流程
气象预报预测信息对应急管理决策的重要作用。随着事件等级提高，所需调动的资源从州和当地，上升到联邦和国防部。无论在哪个级别的应急响应中，对事态最初的预测都非常重要。这关系到州长和州应急管理部门动用国民警卫队的规模和范围。如图7所示，随着预测信息增加，从威胁的非常不确定性到更可信线索的出现，将给应急管理部门提供更合理的资源调度部署，甚至将涉及到联邦资源。FEMA部署和调度应灾资源比州政府要快。但是，及时获取事件最坏情景及发生概率等预测信息，并且信息在参与应急的所有部门间实现同步和共享，才能帮助FEMA做出与州政府一致的决策。这其中，气象学家的建模和预测，影响FEMA做决策的方式，对FEMA的工作非常重要。
图7 应急管理中美国相关联邦机构的作用
国家天气局（NWS）区域指挥中心（ROC）与FEMA的10个区域办公室，在地域分布上有所重叠。ROC和FEMA第6区域办公室会保持沟通协作，主要包括日常情况简讯，ROC支持每天天气简讯，ROC参与FEMA应急计划的制定和演习等。同时，FEMA在10个区域办公室，都有一名上校或海军舰长，以DCO身份工作，并配合FEMA区域办公室的工作，了解FEMA本区域情况，以便应急情况发生时，及时调度和协调DOD资源。FEMA与恶劣天气预报中心（SWPC），通过飓风计划（HLT）与国家飓风中心（NHC），以及与国家监测中心（NWC）等三个中心交换永久联络人。这些联络人都是FEMA国家级雇员，他们在这三个中心向FEMA发送信息，报告每日事项及发展态势等。
NWS对FEMA应灾计划的制定有重要影响。在过去几年中，飓风的加剧缩短了FEMA的飓风登陆时间表的时间跨度，从过去通常的5天减少到现在的3天。这意味着FEMA和DOD一起准备应急资源的时间缩短了。NWS数据标准的更新后，应灾计划制定的要素也发生了变化，这让FEMA在灾后重新审视应灾计划制定的要素。
3 美国海军太平洋气象及海洋中心和美国国家天气局
海啸预警决策是军民协作的又一个教科书式范例。美国有两个海啸预警中心，分别是夏威夷太平洋海啸预警中心（PTWC）和阿拉斯加国家帕默海啸预警中心（NTWC），都隶属NWS，是NOAA下属机构，负责东太平洋地区海啸预警。联合台风预警中心（JTWC）是美国海军夏威夷珍珠港的海军太平洋气象及海洋中心（NPMOC）的分部，负责为太平洋、印度洋及其他海域的热带气旋警报，实际负责整个太平洋区域约80%的热带气旋活动。JTWC服务美国国防部的所有分支机构以及其他政府机构，制作的数据主要用途为保障军用船舰及飞机的安全，并会传送到与世界各国共同运作的军方基地，比如与日本气象厅进行数据共享及在西太平洋热带气旋预警决策的互动。
海啸预警决策支持系统。这个军民融合的决策支持系统，涉及了USGS、NOAA、鱼类及野生动植物管理局（FWC）、美国海军等政府机构和军队，实现了数据互通、分析同步、决策互动等目标（图8）。美国地质调查局（USGS）一旦探测到有海啸可能的地震，就会将情况同时推送给NOAA的两个海啸预警中心（TWC）和JTWC，并把地震活动一手数据直接发给JTWC。TWC分析地震参数了解海啸的可能性，发布海啸公告后，就启动了海啸决策流程。JTWC并不发布海啸预警，却是NWS发出民用预警的中继站，将海啸公告发向所有受影响的资产、基础设施等相关机构部门，同时，JTWC通过FWC资源保护联络制度，通知美国内政部的FWC及分支机构，本次海啸可能造成的影响与范围，视情况向其提供海啸观测、振幅分析和预测等情报。JTWC需要依靠TWC提供的潮汐仪数据和海洋浮标观测等数据进行预报核查，以及根据观测数据不断更新的高清模型结果来为DOD利益相关领域提供释用产品。最后，JTWC在TWC的海啸淹没风险评估基础上，JTWC分析数据、采用插值法预测影响。
图8 海啸预警决策流程图
TWC提供了观测数据、模型和海啸淹没风险评估报告等技术支持和海啸预警决策。而JTWC完成了海啸预警产品的定制化、精细化，包装成DOD出品的民用产品，发给FWC等用户，满足不同决策者的实际使用要求。
4 在应急管理决策和海啸预警决策等领域加强气象军民融合的思考
军民融合需要在科研上拓宽合作领域并建立对话机制。FEMA希望气象学家更多地参与应灾计划场景设置，以保持其真实性，在分层预测建模与仿真领域开展科研合作，比如针对洪水/风暴潮，风碎片估计，土壤饱和度和树木水分等，鼓励国防部和NWS共同参与改进GIS图层、地图日志和仪表板的共享。另一个呼吁科研合作的重要领域是累积性复合事件影响和级联风险的影响。政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估工作组报告中阐述了气候变化风险更加复杂且难以管理是因为气候变化风险的复合和级联，多种灾害并发、影响多个系统，而且风险在不同行业、不同区域的传导。例如，热浪与干旱的复合并发同时对农作物生产、农民身体健康和劳动力等造成影响，从而导致粮食产量下降，进而影响农民家庭收入，并导致食品价格上升。风险便从粮食安全领域传导至经济社会领域。进而通过粮食进出口和和价格波动，影响国际贸易，传导至全球其他区域。大规模的有效级联的气候变化将会带来威胁乘数效应，即使是与气候变化无关的社会冲突（比如粮食短缺），它也可以通过转移和自然资源而可能会加剧气候变化风险及其社会经济等方面影响。还有许多尚未解决或定论的科学问题尚待联合研究。当特定的热带气旋穿过上涌冷水时，很可能吸引更多渔民在附近海域捕鱼，渔民冒险捕鱼的后果很可能是人财两空。与之热带气旋相关的气候变化信号是否会因热带气旋活动而加强或改变，仍存在争论。军民融合就需要就这些前沿研究问题建立开放的军民对话机制。
DCO双重身份指挥官的设置和永久联络人制度，是军民融合的桥梁。无论是在应急管理决策中，还是海啸预警决策中，这样的人员互动，至少起到了两方面的作用：一方面是为了提高不同机构间的协调效率，另一方面是为了提高实时信息共享。在本次AMS年会的“加强极端天气前、期间和之后的军民协调”主题论坛上，FEMA和NorthCom的专家都认为，天气预报等实时信息共享的及时性和准确性和建模工作，尽管在卡娜里娜飓风后得到了大幅提升，使各级政府和机构在作决策时使用相同的规划要素制定应急计划，但是由于预报预测信息实时共享和建模在应急管理决策中的极端重要性，未来还需进一步加强。返回搜狐，查看更多
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