美发布新的功能强大的计算机气候模式
时间:2017-12-07

  科学网 - 美国发布了一个新的强大的计算机气候模型

  最近,NCAR发布了一个新的强大的计算机气候模型。使用这个模型,科学家们能够更详细地研究气候变化问题。

  这个共同地球系统模型(CESM)将成为政府间气候变化专门委员会(IPCC)用于下一份评估报告的主要气候模型之一。该模型是近30年来发展起来的一系列NCAR全球模型中的最新成果。 CESM由NCAR和美国能源部的实验室和多所大学的科学家和工程师共同开发,并得到美国能源部和国家科学基金会的支持。

  这种新模式的许多先进功能将帮助科学家解开全球变暖的一些关键谜团,包括:

  格陵兰岛和南极洲巨大的冰盖会对温度增加有什么影响?

  海洋和大气运动将在未来几十年对区域气候产生什么样的影响?

  气候变化的影响如何影响包括飓风在内的热带气旋的强度和频率?

  空气中的小颗粒,我们通常所说的气溶胶,云和温度变化有什么影响?

  CESM是世界上十几种气候模式之一。但是这个模型及其前身是科学家们广泛使用的唯一模型,可供全世界的研究人员免费使用。这个模型可以用来模拟地球气候系统的许多要素,包括海洋,大气,海冰和土地覆盖。

  美国国家大气研究中心科学家,大气科学指导委员会主席James Hurrell说,利用通用的地球系统模型,人们可以探索由于改进的物理过程和扩展的生物地球化学过程而无法解决的科学问题在这个模式和方法中,让人们更好地描绘客观世界。

  科学家需要依靠计算机模型来更好地理解地球的气候系统,这是因为他们不能在大气中进行大规模的实验,气候模型就像天气模型一样依赖于一个三维网格,模拟大气和海洋,在连续的空间间隔或网格点上,模型使用物理定律计算大气和环境变量,模拟大气中的气体,粒子和能量的转移。

  气候模式比天气模式有更长的模拟周期,所以它们不能像天气模式那样覆盖更多的细节。同时,气候预测侧重区域和全球尺度,而不是局部尺度。研究人员可以利用气候模式模拟世界气候数年,数十年或数千年,为了验证模型的准确性,科学家通常模拟过去的情况,然后将实际观测资料与模型计算结果进行比较。

  CESM基于CCSM(共同气候系统模式)。自十多年前该模型的第一次发展以来,NCAR科学家及其合作者定期升级。这种新的范式使得科学家能够在迭加了许多影响因素之后,捕捉到地球气候系统更为广泛和清晰的图像。

  研究人员现在可以利用CESM模拟海洋生态系统与温室气体的相互作用;臭氧,尘埃等大气化学物质的气候影响;大气,海洋和地表的碳循环以及温室气体对高层大气的影响。

  另外,CESM应用中对大气过程的新描述将使研究人员能够探索更广泛的应用,包括空气质量研究和生物地球化学反馈机制。

  科学家们已经开始同时运行CESM和CCSM,以使这个雄心勃勃的气候测试成为IPCC下一份评估报告的重要组成部分,支持评估报告的大部分模拟结果将在2010年完成并公开发布更多的研究机构可以按时完成分析并达成结论,定于2013年至2014年间发布的新的IPCC评估将包括未来几十年的区域气候变化信息。

  Hurrell和其他科学家希望通过使用CESM了解更多有关海洋 - 大气过程的信息,如北大西洋涛动和太平洋年代际振荡,这些都对海洋表面温度和大气条件产生影响。 Hurrell说,这些知识最终可能会用来做出潜在的天气影响预测,这些预测可能跨越数年,例如特定地区可能会干旱而其他地区可能面临寒冷和潮湿的可能性。

  Hurrell认为,不同领域的决策者需要了解他们所看到的气候事件是自然变化的结果,因此可以预期在某一时刻会逆转,哪些是由于人类对气候变化的影响而导致不可逆转的结果。 CESM将是解决这些问题的有力工具。 (郭亚西)

  “科学时报”(2010-8-25 A4国际)