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  • 我国科学家研发出新一代地球系统模式

    来源:www.shuoshisheng.net 发布时间:2019-12-23

    作者:张晔资料来源:科技日报出版时间:2014年

    选择字体大小:中小“大”中国科学家开发了新一代地球系统模型“在接下来的三天到下周是晴天还是雨天?”?温度几何?有大风吗?为什么这很难?看看天气预报就知道了

    但是在接下来的一个月、一年甚至一百年里会发生什么重大的天气和气候事件呢?气候环境会有什么重大变化?很难准确预测。

    4月26日,南京信息工程大学发布了该大学自主开发的地球系统模型 这是气象学和地球系统科学的一个极其重要的研究工具。它不仅能预测带来极端天气的“厄尔尼诺”和“拉尼娜”现象,还能预测全球气候、重大天气灾害甚至地球环境的演变。 未来几年,中国科学家预计将使用这一模型更准确地预测中长期全球气候变化。

    天气预测不同于气候预测。

    几千年前,古人开始观察云并测量天空,直到现代人仍然通过大气运动的变化进行短期天气预报。

    地球系统模型的原理有点类似于“天气预报”,但要复杂得多 科学家需要研究水蒸气、能量和物质在大气和海洋、陆地表面、海冰、生态和其他领域之间的持续交换过程,同时考虑到各种复杂的物理和化学因素。

    “可以说,对地球上各种物理、化学和生物过程的考虑越全面,对气候和全球变化的预测就越准确。这也是为什么它被称为“地球系统”模型。 ”国际着名气象学家、南京信息技术大学大气科学学院海外院长王斌教授介绍了这份报告。

    但是无论是天气预报还是气候预报,它对一个国家或地区的政治、经济、文化和人民生活都有着直接而重大的影响。

    应对气候变化是人类目前面临的一大挑战。 以我国为例,一年消耗多少能源和产生多少温室气体,工业化和城市化进程及其他活动对气候变化有什么影响,粮食生产与气候变化之间的关系,我们有什么权利和义务.面对这一复杂而全面的气候研究,地球系统模型是最先进的工具和最有效的科学基础。

    目前,欧盟、美国、日本等主要发达国家都有自己相对先进的地球系统模型。它们在预测全球气候变化方面相对可靠,在政府间气候变化专门委员会(气专委)的评估中排名较高。 然而,中国还没有一个世界闻名的地球系统模型,这迫切需要加以弥补,以满足该国的主要需求。

    作为中国大气科学专业最齐全、研究人员数量最多、综合学科排名最大的大学,南鑫大学主动承担了这一重要任务。 从2012年开始,在王斌教授的带领下,已经组织了一个由40多人组成的团队来独立开发新的地球系统模型。 它结合了世界上先进的大气、海洋、海冰和陆地表面模型,然后通过不断增加中国科学家的最新研究成果将其“中国化”。 科学家将继续改进它,并努力在气专委第六次评估中得到更好的评估。

    地球系统模型真的能预测未来吗?

    ”这套地球系统模型准确模拟了以往实验操作中大多数大气海洋中重要天气和气候系统的变化特征,与实际观测相一致。 南辛大学助理校长兼大气科学院院长闵晋中教授自信地告诉记者,“换句话说,它可以预测最重要的天气信号厄尔尼诺现象 “

    在国际气象界,评估一套地球系统模型可靠性的主要评估标准之一是它是否能够预测厄尔尼诺和拉尼娜等重大气候事件的发生。

    目前,3-7天的短期天气预报仍不时让人开心和担忧。这种中长期天气预报是如何实现的?它有多准确?

    闵晋中表示,地球系统模型的开发是一项巨大的系统工程,不容易取得任何进一步的进展。 记者注意到,这个模型是基于世界上最先进的大气模型、海洋模型、陆地表面模型、海冰模型等的耦合。

    ”所谓耦合是指两个或多个物理系统(如大气、海洋、陆地表面、海冰)或运动通过各种相互作用形成相互影响或结合。 例如,天气预报中使用的大气模型可以独立运行,但它没有考虑大气和不同下垫面(如海洋、陆地和高原、山脉、平原、森林、草原、城市等)之间的水分和热量的实际交换过程。但假设交换是平均的和固定的。 耦合的过程就是打破这一假设,根据实际情况使交换一个接一个地积累起来。 ”闵晋中说道

    不同模式之间的耦合会导致不同的问题,其复杂性超乎想象。 闵晋中做了一个生动的比喻:“就像一个头痛的人,疾病的根源可能不在他的脑袋里。在发现真正的问题之前,必须检查所有相关链接。” 在开发模型的过程中,团队不断测试、调整和纠正,根据“症状”寻找“原因”,然后“开药”

    这组模型现在已经完成了500年的控制测试,可以“重现”或“复制”过去气候的特征,包括厄尔尼诺、拉尼娜和季风。模型可以复制。

    未来,该模型还可以模拟和预测高影响灾害性天气事件,模拟气候变化,进行季节内和年际气候预测,模拟历史气候变化,进行未来气候变化预测,同时实现20-30公里的全球高分辨率。

    然而,地球系统模型并不简单地将地球的当前状态输入到计算机中,它可以随时计算未来任何一天的天气情况,并且不能做出100%准确的预测。

    对此,王斌解释说,地球系统模型是定量客观地展示未来气候变化趋势的一种手段,特别是对大规模气候异常和变化的预测是高度可靠的。 然而,为了满足人们的期望,仍然不可能使超长期天气预报像短期预报一样准确和精确。 例如,地球的气候系统有许多不可预测和随机的过程,这些过程也受到诸如太阳轨道、火山爆发、冰山融化等因素的影响。 人们还没有完全理解地球系统的运行规律,所以对于超长期的气候预测,我们不仅要预测其趋势,还要预测相应的不确定性。 (原标题:给它一组数据来“计算”未来的气候)

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