新一代地球系统模式出炉,“能掐会算”四季变化

澎湃记者 陈兴王

2014-06-05 14:31 来源:澎湃新闻

字号
4月26日,南京信息工程大学发布了首个国内高校牵头独立自主研发的新一代地球系统模式,改写我国没有能在世界叫得响的地球系统模式的历史。

       4月26日,南京信息工程大学发布了首个国内高校牵头独立自主研发的新一代地球系统模式。
       此前,仅欧盟、美国、日本等主要发达国家都拥有各自较为先进的地球系统模式,预测全球气候变化较为可靠,在IPCC(政府间气候变化专门委员会)评估中排名前列。
       南信大的成果,改写了我国没有能在世界上叫得响的地球系统模式的历史。
       预计两年内,该地球系统模式“能掐会算”一年四季甚至几十年内的气候变化。
什么是地球系统模式
       地球系统模式是什么?到目前为止,似乎还没有一个明确的定义。国际著名气象专家、南京信息工程大学大气科学学院海外院长王斌教授称这种模式不仅可以做气候预测,还能进行全球环境变化的预测。大到几百年后的火山爆发、冰川融化,小到南京的一个区是否下暴雨,只要输入“指令”,地球系统模式都能“掐指”算出来。
       2008年,气象学报刊登的《地球系统模式发展展望》一文中提到,地球系统模式这一名字是在进入21世纪后随着地球科学各分支学科的相互渗透与逐渐融合、进而明确提出地球系统的概念后产生的。
       那它到底是怎么“算”的呢? 其实,地球系统模式的原理与“天气预报”类似,但更加复杂。科学家们需要研究大气与海洋、陆面、海冰、生态等多个圈层间持续不断的水汽、能量、物质的交换过程,考虑各种复杂的物理和化学因素。
        “它是基于地球系统中的动力、物理、化学和生物过程建立起来的数学方程组(包括动力学方程组和参数化方案)来确定其各个部分(大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈)的性状,由此构成地球系统的数学物理模型,然后用数值的方法进行求解,编制成一种大型综合性计算程序,实现对地球系统复杂行为和过程的模拟与预测的科学工具”。
        用王斌教授的话说,把全球观测到的大气、海洋、陆地的资料集中到一起,通过资料同化后,启动这个模式,它就能给出比天气预报更长的预报。“在电脑中输入一长串指令,按下确认键后,剩下的就是等着结果出来”。
地球系统模式能“算”什么?
       目前,南信大研发的新一代地球系统模式通过对当前世界上最先进的大气模式、海洋模式、陆面模式、海冰模式等进行耦合,已完成500年的控制试验,能较好“重现”或“复制”过去气候的特征,包括厄尔尼诺、拉尼娜、季风的特点,模式都能够重现出来。
       在国际气象学界,评价一套地球系统模式是否可靠,主要的评价标准之一就是能否预测厄尔尼诺、拉尼娜等大气候事件的发生。
       此前,专家们把地球系统模式的发展粗略地划分为基础阶段、过渡阶段与成型阶段三个阶段。气候预报,算是预报的“初级阶段”。
       成型后的地球气候系统模式,功能将更为强大,除了气候预报和全球环境变化评估外,地球系统模式的最终目的还包括实现局地灾害天气的研究预测。甚至能预测“未来100年甚至200年内火山是否爆发、北极冰川的融化等”。
       此前,清华大学教授罗勇也曾谈到地球系统模式的发展前景。他说,通过地球系统模式,我们可以预估未来几十年、上百年的气候变化情况。
 “算”出四季变化将在两年内实现
       中国地理环境复杂、气候多变,旱涝、泥石流等自然灾害和环境事故频发。地球系统模式研究,具有重要的社会、政治和经济意义。
       2009年3月,清华大学成立了地球系统科学研究中心,其宗旨是推动地学学科的筹建并围绕全球变化问题组织多学科交叉研究。
       2013年,该中心公开发布了我国首个自主设计研发的地球系统模式耦合器C-Coupler1.0,填补了我国耦合器软件的空白,为国内各模式团队提供耦合技术支撑,促进我国地球系统模式的发展。
       南信大地球系统模式就是基于当前世界上最先进的大气模式、海洋模式、陆面模式、海冰模式等进行耦合的。
       今后,该地球系统模式未来还要耦合化学模式和生态模式,并且每年发布一次升级版本。最终使该地球系统模式能够模拟和预测高影响性灾害天气事件,模拟气候变化、进行季节内-年际气候预测,模拟历史气候变化以及进行未来气候变化的预估,同时达到全球20—30公里的较高分辨率。
       地球系统模式近可做未来两周、一个月或者季节内气候预报;另一方面,地球系统模式也能“算”出一年四季甚至几十年内的气候变化。南信大版的地球系统模式,将在两年内实现这一功能。       
       
责任编辑:吴跃伟澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 地球系统模式
热新闻

澎湃新闻APP下载

客户端下载
热话题
热门推荐
关于澎湃 在澎湃工作 联系我们 版权声明 澎湃广告 友情链接