今明后三天直至未來(lái)一周，是晴是雨？溫度幾何？有無(wú)大風(fēng)？這有何難，看看天氣預(yù)報(bào)就解決。
但是未來(lái)一個(gè)月、一年，甚至一百年會(huì)有什么重大天氣氣候事件發(fā)生？氣候環(huán)境將有哪些顯著變化？想要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)難度相當(dāng)之高。
4月26日，南京信息工程大學(xué)發(fā)布了該校自主研發(fā)的地球系統(tǒng)模式。這是一種極為重要的氣象學(xué)和地球系統(tǒng)科學(xué)的研究工具，不僅可以預(yù)測(cè)帶來(lái)極端天氣的“厄爾尼諾”和“拉尼娜”等現(xiàn)象，還可以預(yù)測(cè)全球氣候、重大天氣災(zāi)害，乃至地球環(huán)境的演變。未來(lái)數(shù)年內(nèi)，我國(guó)科學(xué)家有望借助這套模式，更準(zhǔn)確預(yù)測(cè)中長(zhǎng)期全球氣候變化。
天氣預(yù)報(bào)與氣候預(yù)測(cè)不是一回事
數(shù)千年前，古人就開(kāi)始觀云測(cè)天，直到現(xiàn)代人類(lèi)依然通過(guò)大氣運(yùn)動(dòng)變化情況，進(jìn)行短期天氣預(yù)報(bào)。
地球系統(tǒng)模式的原理和“天氣預(yù)報(bào)”有些類(lèi)似，不過(guò)要復(fù)雜得多?？茖W(xué)家們需要研究大氣與海洋、陸面、海冰、生態(tài)等多個(gè)圈層間持續(xù)不斷的水汽、能量、物質(zhì)的交換過(guò)程，考慮各種復(fù)雜的物理和化學(xué)因素。
“可以這么說(shuō)，對(duì)地球上各種物理、化學(xué)、生物過(guò)程考慮得越周全，氣候和全球變化的預(yù)測(cè)才能越準(zhǔn)確，這也是為何稱(chēng)之為‘地球系統(tǒng)’模式的原因?！眹?guó)際著名氣象專(zhuān)家、南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院海外院長(zhǎng)王斌教授介紹。
但不論天氣預(yù)報(bào)還是氣候預(yù)測(cè)，都對(duì)一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化和人民生活產(chǎn)生直接重大的影響。
應(yīng)對(duì)氣候變化是當(dāng)前人類(lèi)共同面對(duì)的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。拿我國(guó)來(lái)說(shuō)，一年消耗多少能源產(chǎn)生多少溫室氣體，工業(yè)化城市化進(jìn)程等活動(dòng)對(duì)氣候變化產(chǎn)生什么影響，糧食生產(chǎn)與氣候變化的關(guān)系，我們究竟有哪些權(quán)利該承擔(dān)哪些義務(wù)……面對(duì)這種復(fù)雜的綜合性的氣候研究，地球系統(tǒng)模式是最先進(jìn)的工具，也是最有效的科學(xué)依據(jù)。
目前，歐盟、美國(guó)、日本等主要發(fā)達(dá)國(guó)家都擁有各自較為先進(jìn)的地球系統(tǒng)模式，預(yù)測(cè)全球氣候變化較為可靠，在IPCC（政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)）評(píng)估中排名前列。但是，中國(guó)還沒(méi)有在世界上叫得響的地球系統(tǒng)模式，亟待彌補(bǔ)這一短板滿(mǎn)足國(guó)家重大需求。
南信大作為國(guó)內(nèi)大氣科學(xué)專(zhuān)業(yè)最齊全、研究人員最多、學(xué)科綜合排名第一的高校，主動(dòng)承擔(dān)起這一重任。從2012年起，由王斌教授領(lǐng)銜，組織了40余人的團(tuán)隊(duì)，著手獨(dú)立開(kāi)發(fā)一種全新的地球系統(tǒng)模式。它耦合了世界上先進(jìn)的大氣、海洋、海冰和陸面模式，然后通過(guò)不斷地加入中國(guó)科學(xué)家的最新研究成果，使它“中國(guó)化”。科學(xué)家們還將不斷對(duì)它改進(jìn)，力爭(zhēng)在IPCC第六次評(píng)估中取得較好評(píng)價(jià)。
地球系統(tǒng)模式真能預(yù)知未來(lái)？
“這套地球系統(tǒng)模式在前期的試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)中，已經(jīng)準(zhǔn)確地模擬出大多數(shù)大氣海洋中的重要天氣氣候系統(tǒng)的變化特征，并與實(shí)際觀測(cè)一致。”南信大校長(zhǎng)助理、大氣科學(xué)院院長(zhǎng)閔錦忠教授自信地告訴記者，“也就是說(shuō)，它能夠預(yù)測(cè)出最重要的氣候信號(hào)——厄爾尼諾現(xiàn)象?！?/p>
在國(guó)際氣象學(xué)界，評(píng)價(jià)一套地球系統(tǒng)模式是否可靠，主要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一就是能否預(yù)測(cè)厄爾尼諾、拉尼娜等大氣候事件的發(fā)生。
目前3—7天的短期天氣預(yù)報(bào)還時(shí)不時(shí)地讓人歡喜讓人憂(yōu)，那這種中長(zhǎng)期氣候預(yù)測(cè)是如何實(shí)現(xiàn)的呢？準(zhǔn)確性究竟又有多高？
閔錦忠介紹，地球系統(tǒng)模式的開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，每前進(jìn)一步都絕非易事。記者注意到，這套模式是基于當(dāng)前世界上最先進(jìn)的大氣模式、海洋模式、陸面模式、海冰模式等進(jìn)行耦合。
“所謂耦合，是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的物理系統(tǒng)（如大氣、海洋、陸面、海冰）或運(yùn)動(dòng)形式間通過(guò)各種相互作用而彼此影響或聯(lián)合。例如天氣預(yù)報(bào)使用的大氣模式本身是可以單獨(dú)運(yùn)行的，但它并未考慮大氣層與海洋、陸地及陸上的高原、山地、平原、森林、草原、城市等不同下墊面之間水氣和熱量的實(shí)際交換過(guò)程，而是假設(shè)交換是平均的、固定的。耦合的過(guò)程就是要打破這種假設(shè)，使交換根據(jù)實(shí)際情況一分一秒地累積?！遍h錦忠說(shuō)。
而不同模式間的耦合又會(huì)出現(xiàn)不同的問(wèn)題，其龐雜程度超出想象。閔錦忠打了一個(gè)生動(dòng)的比方：“就好比一個(gè)人頭痛，病根可能不在頭，必須將所有相關(guān)的環(huán)節(jié)都檢查過(guò)了，才能找到真正的問(wèn)題所在?！蹦Ｊ降拈_(kāi)發(fā)過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)就在不停地測(cè)試、調(diào)整、修正，循著“病癥”找“病因”，而后“開(kāi)方抓藥”。
這套模式現(xiàn)已完成500年的控制試驗(yàn)，能夠較好的“重現(xiàn)”或“復(fù)制”過(guò)去氣候的特征，包括厄爾尼諾、拉尼娜、季風(fēng)的特點(diǎn)，模式都能夠重現(xiàn)出來(lái)。
今后，該模式還能夠模擬和預(yù)測(cè)高影響性災(zāi)害天氣事件，模擬氣候變化、進(jìn)行季節(jié)內(nèi)—年際氣候預(yù)測(cè)，模擬歷史氣候變化以及進(jìn)行未來(lái)氣候變化的預(yù)估，同時(shí)達(dá)到全球20—30km的較高分辨率。
但是，地球系統(tǒng)模式不是簡(jiǎn)單地把目前的地球狀態(tài)輸入計(jì)算機(jī)，就可以隨時(shí)演算未來(lái)任意一天的天氣情況，更無(wú)法做到百分之百準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。
對(duì)此王斌解釋說(shuō)，地球系統(tǒng)模式是能定量客觀展現(xiàn)未來(lái)氣候變化趨勢(shì)的手段，尤其是對(duì)大尺度氣候異常和變化的預(yù)測(cè)可信度較高。但要想達(dá)到人們的期望，把超長(zhǎng)期的天氣預(yù)報(bào)做到和短期預(yù)報(bào)那樣的準(zhǔn)確和精細(xì)，還是不可能的。比如地球氣候系統(tǒng)有很多的不可預(yù)報(bào)的隨機(jī)性過(guò)程，還受到太陽(yáng)運(yùn)行軌道、火山爆發(fā)、冰山消融等因素的影響。人們對(duì)于地球系統(tǒng)的運(yùn)作規(guī)律還沒(méi)有完全弄明白，因此對(duì)于超長(zhǎng)期的氣候預(yù)報(bào)，我們不但應(yīng)預(yù)報(bào)其趨勢(shì)，還應(yīng)預(yù)報(bào)相應(yīng)的不確定性。
?。萍既?qǐng)?bào)南京4月29日電）
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