托马斯·杰斐逊：不爱气象观测的博物学家不是好总统

      在社会化观测的众多类型中，志愿气象观测是独特的一类，它的参与者是个人，而不是任何组织。

      说起志愿气象观测，就不得不提美国总统托马斯·杰弗逊。鲜为人知的是，杰弗逊是一位博物学家和“天气成瘾者”，不仅他自己在长达50年的时间里，坚持了每日气象观测和记录，还利用职务之便，让亲戚、下属和朋友帮忙在世界各地观测天气。

托马斯·杰弗逊（1743-1826）

最具权力的气象观测志愿者

美国第三任总统

《独立宣言》的作者

杰弗逊最早的气象观测在1776年

包括温度、天气现象、降水和物候现象

他一直想测湿度和风

但靠谱的湿度计和风力计

当时还没有发明出来……

      杰弗逊其实并不是气象观测志愿者里坚持得最久的，著名化学家道尔顿坚持了57年，他最开始其实是希望作为一个气象学家出道，但后来阴差阳错，以化学家的身份留名青史。

空气里到底有些什么？

它们为什么混合得那么均匀？

而不像鸡尾酒一样分层呢？

——约翰·道尔顿（1766-1844）

终极气象爱好者

气体分压定律发现者

近代原子论提出者

      可惜的是，无论是杰弗逊还是道尔顿，都生不逢时，他们的观测只能作为个人爱好，没有为大气科学的发展和应用起到实质性帮助。

      而在21世纪的今天，志愿气象观测，已经成为了现代气象观测的重要组成部分，和气象卫星雷达一起，保障着生命财产安全。

      志愿气象观测大多由政府气象部门、教育部门、学校、科研机构或者企业资助并提供指导，公众或学生无偿参与。全球参与度和影响力较大的志愿观测项目包括：

一、“官方”气象志愿观测

在所有由政府主导的气象志愿观测计划中，美国的COOP（Cooperative Observer Program）可以说是最为成功的一个。

链接：https://www.weather.gov/coop/

性质：政府项目

规模：10000左右

时间：1890年至今

地点：美国

       作为世界上历史最久的气象观测站网之一，COOP背景强大，支持力量雄厚。COOP由美国国家天气局官方主持，政府提供一条龙全流程服务，从站点管理、志愿者培训，到数据收集、质量控制、存档发布。

COOP站点的设备可能归NWS

也可能属于个人、公司或其他机构

只要其满足NWS的设备标准即可

目前全美有超过8700名合作观测员

      甚至，如果你房子买的位置好，或者常驻国家公园等著名地标，可能直接获赠专业设备一套，享受"私人定制"级别的气象观测。

参与COOP项目的很多测站

位置在山巅、沙滩、海岛、国家公园等

那里的天气要素可能不具备空间代表性

但却是公众和游客日常生活中经常出现之地

      COOP的观测站点选址讲究，观测时间尺度长，被视为美国温度和降雨数据最为重要的数据来源，在气候研究方面具备极高价值。

二、“民间”志愿观测

      从前有一群能量很大的人，叫做无线电爱好者。他们自学无线电知识，自己掏钱买设备，并且努力用无线电设备来帮助它人，比如帮助气象局收集更多的气象观测数据。

      由美国无线电爱好者发起的CWOP（Citizen Weather Observer Program）项目，是业余无线电操作员协助公共管理最成功的案例。

链接：http://wxqa.com/

性质：社会团体

规模：13000左右

地点：北美为主，覆盖全球150个国家

CWOP中有4000多位业余无线电成员（HAM）

全世界正式注册的HAM总共大约六百万人

中国二十多万，美国一百四十万

他们领取政府分配给的唯一呼号

作为HAM的身份和荣誉的标识

      LOGO比较土，私人观测站有的也很山寨，但他们的通讯系统强大，观测数据每15分钟一次上传到NOAA，进入到官方的数据质量和同化系统中。

左图LOGO下方的APRSWXNET

是其观测数据在官方数据库里的数据类型缩写

右图是典型的美帝大农村屋后的观测站

      值得一提的是，由于这些数据时效性好，甚至被应用到了美国天气局的快速循环同化系统中，参与生成短临产品。

三、商业气象公司主导的志愿观测

        TWC旗下气象公司Weather Underground拥有目前规模最大的私人气象站观测网，在全球范围内有超过25万个（部分来源于CWOP或者MADIS）观测站。

链接：https://www.wunderground.com/

性质：公司

规模：250000

地点：欧洲和北美为主，覆盖全球

全球其它位置的天气预报

也得益于志愿观测站网的优势

准确度较高

       正是这些观测数据，让Weather Underground有底气和美国官方NWS直接叫板，并把自家预报产品直接注册了“Best Forecast”商标。

Weather Underground 推荐

家用气象站常用品牌和型号

有上篇提到的很美的Netatmo和Bloomsky

也有性能更加强大的Davis和Ambient等

通过网站购买有优惠

       这25万个家用观测站的数据只是TWC大数据的冰山一角，据称它们还拿到了美国1.4亿车辆雨刷器的数据，用来估算局地的降水强度，毕竟拥有IBM的人工智能云平台，大量数据、独特算法和专业团队的结合是它们的强项。

四、大学主导的志愿气象观测

       一般高校的号召力和影响范围有限，但在美帝的气象圈，落基山皇家气象学校（科罗拉多州立大学）除外。

       它组织的降水协同观测网 CoCoRaHS（Community Collaborative Rain, Hail andSnow Network）是科学教育和科学传播的成功案例。

链接：www.cocorahs.org

性质：高校项目

资助：NOAA，国家科学基金会（NSF）、克罗拉多大学和其它组织个人

规模：10000多人

时间：1998年至今

地点：美国所有州、加拿大和巴哈马群岛

和前面三种类型相比，大学主导的志愿观测项目有下面几个特点：

首先，对设备要求低，学生荷包有限，设备尽量便宜，一个雨量筒足矣；

第二，在科普上诚意满满，视频网站油管上有系列的短动画，内容包括地球水循环、气候与天气的关系、以及怎么精确测量降水量英尺数到小数点后两位；

如果睡懒觉忘记观测了

你的数据还有用吗……

详情请戳上面教学视频

第三，兼具大学社团性质，志愿者们经常组织徒步、野餐、讲座、交流分享会等，打造温馨开放科学爱好者小圈子；

第四，数据完全公开，观测通过网络或APP将观测结果发往位于科罗拉多州立大学的数据中心站，所有的观测数据都是公开的，并能够在线生成和下载统计图表。

   国内的志愿气象观测

      欧美国家的志愿气象观测模式，运作已经较为成熟，对比之下，国内类似的志愿气象观测走的是另一条路线——气象信息员+气象爱好者。

      气象信息员是“国家队”，规模庞大，约为60-70万人，渠道下沉到了乡镇村屯，覆盖全面，部分地方有地方财政补贴到每个人员。

信息员没有观测设备

上传的观测记录多以“目测”和“感测”为主

还做不到定时定点定量

      气象信息员一般是基层政府工作人员，他们告知父老乡亲预报预警，通过文字和图片的形式上报“目测”的天气现象和灾情，还协助维护大喇叭、显示屏等设备。

气象信息员对灾情的上报

很像古代的灾异记录

无论中外

灾异都是历史记录中

重要的部分

      除了国家队之外，在民间还有一个热情满满的气象爱好者小圈子，他们本领高强，软件硬件两手都硬，自己购买元器件、DIY观测设备、坚持观测、共享数据。

      例如果壳网万有青年计划第三期曾经资助过一个气象爱好者的项目，是基于Arduino主控板DIY气象站，连接传感器和芯片，能够获得温度、湿度、气压值、光照强度、风向、风速等数据。

ID:wangjie1945 DIY的气象站

图片来自博客常州创客空间

      爱好者们通过本地SD卡存储数据，或者把数据上传到云端服务器。有商业网站为这些观测数据提供了数据接口，爱好者们在平台上能够查看设备详情，共享观测数据，进行用户交流。

     还有一些轻量级爱好者，通过墨迹空气果、象辑Weatheron等智能微型观测设备，了解更多气象环境信息，但只是定位在用户个人使用，例如weatheron只能通过后台记录过去一周的数据，没有更多的数据积累、分析和挖掘。

象辑Weatheron用户分布情况

原点大小代表用户规模

   观天者说

      应该说，我国气象志愿观测在专业性、科学性、参与度等方面，和国外相比还有一定差距。无论是政府气象部门，商业气象公司，还是大中小学，对于能有更多人参与这种科学活动，肯定都是双手双脚欢迎。那么，人们到底为什么愿意无偿参与志愿气象观测，志愿气象观测的这种“志愿”来自哪里？观天者认为可能有四个方面：

来自“真爱”

美国国家飓风中心招募志愿观测者时，只有一个要求，对天气气候感兴趣。无论是作为美国总统的杰斐逊去欧洲考察期间，还是作为浙大校长的竺可桢在抗战时期组织全校西迁时，他们都没有丢下每日的观测习惯。

      兴趣是最好的老师。对于气象爱好者、气象发烧友、天气成瘾人群，气象观测这件事情本身有意思有意义，这一个理由，就足够让他们付出时间精力和金钱，投入到这项事业中。

来自科学素养

参与气象观测需要一定专业知识，参与气象观测也是最好的提升对气象相关科学理解的途径。教学动画片、讲解视频、记录表格、小册子、操作指南等等，方便查看下载打印。一方面降低门槛，让更多人参与，扩大覆盖面，一方面增加台阶，让重度爱好者有机会按图索骥，深入了解。

英国气象局第一任局长菲茨罗伊

科普巨作《气象学手册》

有好几章都在讲

怎么在自家后院儿搭个气象站

来自公民意识

科罗拉多州立大学的志愿观测项目的口号是“One Drop Counts”,  一语双关，一方面是指在降水观测中要精确到每一滴，另一方面也是指，每位志愿者的点滴贡献，能汇聚成很大的力量，最终帮到你，帮到我，帮到社会。

来自“存在感”和“获得感”

离开志愿和合作观测者,气象学的历史就无法完整地书写。2001年是联合国国际志愿者年，世界气象组织（WMO）在2001年的主题是"天气、气候和水的志愿者"，以纪念所有气象志愿者做出的贡献。

      如果知道，关于飓风的信息，无论是否及时，只要上传，都对飓风预报评估等工作有重要意义；如果真的坚持了数十年，或在重大天气中提供了关键性信息，美国天气局会为个人或家庭颁发一个奖章，这些认可和激励，都能提升“获得感”。

参考资料

范雯杰 等. 社会化气象观测发展及其启示，气象继续教育，2018（1）

贾明群. 天气、气候和水的志愿者——2001年世界气象日纪念主题[J]. 科学新闻, 2001(11):20-20.

张格苗. 普通人能为气象观测做些什么[J]. 气象知识, 2017(3):48-50.

中国气象局，《综合气象观测业务发展规划（2016-2020年）》

叶梦姝 ，菲茨罗伊和十九世纪英国天气指南 《中国气象报》2013年11月29日，第四版 

http://www.cma.gov.cn/2011qxfw/2011qqxkp/2011qtpxw/201208/t20120816_182142.html

https://www.weatherworksinc.com/How-to-Volunteer-for-the-Weather

https://www.monticello.org/site/research-and-collections/weather-observations

http://122.224.174.182/#

https://library.wmo.int/index.php?lvl=notice_display&id=7237#.W2WdPaEjzFk