近日，美國國家大氣研究中心（NCAR）發(fā)布了新的功能強(qiáng)大的計算機(jī)氣候模式。運(yùn)用該模式，使得科學(xué)家們能夠更加深入細(xì)致地研究氣候變化問題。
這種通用地球系統(tǒng)模式（CESM）將成為政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布下一期評估報告所使用的主要的氣候模式之一。該模式是在近30年中發(fā)展起來的一系列以NCAR全球模式為基礎(chǔ)的最新模式。CESM由NCAR和美國能源部實驗室以及有關(guān)幾所大學(xué)的科學(xué)家和工程技術(shù)人員共同開發(fā)，由美國能源部和美國國家科學(xué)基金會共同支持。
這種新模式的許多先進(jìn)功能將幫助科學(xué)家揭示全球氣候變暖的一些關(guān)鍵未解之謎，包括：
溫度升高對格陵蘭島和南極洲上的巨大冰蓋將產(chǎn)生什么樣的影響？
未來幾十年中，海洋和大氣運(yùn)動方式對區(qū)域氣候?qū)a(chǎn)生什么樣的影響？
氣候變化對包括颶風(fēng)在內(nèi)的熱帶氣旋的強(qiáng)度和頻率將產(chǎn)生何種影響？
空中的微小粒子，即我們通常所說的氣溶膠，對云和溫度的改變有哪些影響？
CESM是全世界十幾種氣候模式中的一個。但該模式和它的前身是唯一被科學(xué)家群體廣泛開發(fā)使用的，全球科研人員都可以免費(fèi)獲取。該模式能夠用來模擬地球氣候系統(tǒng)中的許多要素，包括海洋、大氣、海冰和土地覆蓋。
美國國家大氣研究中心科學(xué)家、大氣科學(xué)指導(dǎo)委員會主席JamesHurrell說，有了通用地球系統(tǒng)模式，人們能夠探索那些以前無法解決的科學(xué)難題，由于這個模式中改進(jìn)的物理過程和擴(kuò)展的生物地球化學(xué)過程和方法，使人們能夠更好地描述客觀世界。
科學(xué)家需要依靠計算機(jī)模型以更好地了解地球氣候系統(tǒng)。這是由于他們不可能在大氣中進(jìn)行大規(guī)模的試驗。氣候模式與天氣模式一樣，要依靠能夠模擬大氣和海洋的三維網(wǎng)格。在連續(xù)的空間間隔或網(wǎng)格格點上，模式運(yùn)用物理定律去計算大氣和環(huán)境變量，模擬大氣中氣體、粒子和能量的傳遞。
與天氣模式相比，氣候模式的模擬周期要長得多，因此它們不可能涵蓋像天氣模式那樣多的詳細(xì)信息。同時，氣候預(yù)測主要針對區(qū)域尺度和全球尺度，而不是局地尺度。研究人員能夠運(yùn)用氣候模式模擬全球幾年、幾十年或數(shù)千年的氣候。為了驗證模型的準(zhǔn)確性，科學(xué)家通常模擬過去的情況，然后將實際觀測信息與模型計算結(jié)果進(jìn)行比較。
CESM是在CCSM（通用氣候系統(tǒng)模式）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。從十多年前該模式首次開發(fā)出來以后，NCAR的科學(xué)家們與他們的合作者定期給予升級更新。這一新模式使得在疊加了許多影響因子后，科學(xué)家們能夠獲得地球氣候系統(tǒng)的更廣泛更清晰的圖像。
使用CESM，科研人員現(xiàn)在能夠模擬海洋生態(tài)系統(tǒng)與溫室氣體相互作用；臭氧、粉塵和其他大氣化學(xué)物質(zhì)的氣候影響；大氣、海洋和地表的碳循環(huán)，以及溫室氣體對高層大氣的影響等。
此外，在CESM應(yīng)用中，一種全新的大氣過程的描述將使研究人員能探索更廣闊的應(yīng)用空間，包括對空氣質(zhì)量和生物地球化學(xué)反饋機(jī)制的研究。
科學(xué)家已經(jīng)開始同時運(yùn)行CESM和CCSM，目的是使這個雄心勃勃的氣候試驗在IPCC下一個評估報告中發(fā)揮重要作用。支持評估報告的大部分模擬結(jié)果將在2010年完成并且公開發(fā)布，以便更多的研究機(jī)構(gòu)能夠按時完成他們的分析并且得出結(jié)論。預(yù)定在2013~2014年期間發(fā)布的新的IPCC評估報告將包括未來幾十年區(qū)域氣候變化的相關(guān)信息。
Hurrell和其他科學(xué)家希望通過使用CESM，更多地了解海洋大氣過程，例如北大西洋濤動和太平洋年代際振蕩，這些都對海洋表面溫度和大氣條件有影響。Hurrell說，這些知識，可以最終用來作出跨越數(shù)年的潛在天氣影響預(yù)報，例如某個特定區(qū)域可能面臨干旱，而另外的區(qū)域可能面臨冷濕狀況的概率。
Hurrell認(rèn)為，不同領(lǐng)域的決策者需要了解的是，他們所看到的氣候事件，哪些是自然變化的結(jié)果，因此能夠被期望在某個時刻會發(fā)生逆轉(zhuǎn)；而哪些是由于人類影響氣候變化，從而導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的結(jié)果。CESM將是解決這些問題的一個有力的工具。
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