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本報記者 張 曄 本報通訊員 賈 冰
今明后三天直至未來一周，是晴是雨？溫度幾何？有無大風？這有何難，看看天氣預報就解決。
但是未來一個月、一年，甚至一百年會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？想要準確預測難度相當之高。
4月26日，南京信息工程大學發(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和地球系統(tǒng)科學的研究工具，不僅可以預測帶來極端天氣的“厄爾尼諾”和“拉尼娜”等現(xiàn)象，還可以預測全球氣候、重大天氣災害，乃至地球環(huán)境的演變。未來數(shù)年內(nèi)，我國科學家有望借助這套模式，更準確預測中長期全球氣候變化。
天氣預報與氣候預測不是一回事
數(shù)千年前，古人就開始觀云測天，直到現(xiàn)代人類依然通過大氣運動變化情況，進行短期天氣預報。
地球系統(tǒng)模式的原理和“天氣預報”有些類似，不過要復雜得多。科學家們需要研究大氣與海洋、陸面、海冰、生態(tài)等多個圈層間持續(xù)不斷的水汽、能量、物質(zhì)的交換過程，考慮各種復雜的物理和化學因素。
“可以這么說，對地球上各種物理、化學、生物過程考慮得越周全，氣候和全球變化的預測才能越準確，這也是為何稱之為‘地球系統(tǒng)’模式的原因。”國際著名氣象專家、南京信息工程大學大氣科學學院海外院長王斌教授介紹。
但不論天氣預報還是氣候預測，都對一個國家或地區(qū)的政治、經(jīng)濟、文化和人民生活產(chǎn)生直接重大的影響。
應對氣候變化是當前人類共同面對的一個重大挑戰(zhàn)。拿我國來說，一年消耗多少能源產(chǎn)生多少溫室氣體，工業(yè)化城市化進程等活動對氣候變化產(chǎn)生什么影響，糧食生產(chǎn)與氣候變化的關系，我們究竟有哪些權利該承擔哪些義務……面對這種復雜的綜合性的氣候研究，地球系統(tǒng)模式是最先進的工具，也是最有效的科學依據(jù)。
目前，歐盟、美國、日本等主要發(fā)達國家都擁有各自較為先進的地球系統(tǒng)模式，預測全球氣候變化較為可靠，在IPCC（政府間氣候變化專門委員會）評估中排名前列。但是，中國還沒有在世界上叫得響的地球系統(tǒng)模式，亟待彌補這一短板滿足國家重大需求。
南信大作為國內(nèi)大氣科學專業(yè)最齊全、研究人員最多、學科綜合排名第一的高校，主動承擔起這一重任。從2012年起，由王斌教授領銜，組織了40余人的團隊，著手獨立開發(fā)一種全新的地球系統(tǒng)模式。它耦合了世界上先進的大氣、海洋、海冰和陸面模式，然后通過不斷地加入中國科學家的最新研究成果，使它“中國化”。科學家們還將不斷對它改進，力爭在IPCC第六次評估中取得較好評價。
地球系統(tǒng)模式真能預知未來？
“這套地球系統(tǒng)模式在前期的試驗運轉中，已經(jīng)準確地模擬出大多數(shù)大氣海洋中的重要天氣氣候系統(tǒng)的變化特征，并與實際觀測一致�！蹦闲糯笮ｉL助理、大氣科學院院長閔錦忠教授自信地告訴記者，“也就是說，它能夠預測出最重要的氣候信號——厄爾尼諾現(xiàn)象�！�
在國際氣象學界，評價一套地球系統(tǒng)模式是否可靠，主要的評價標準之一就是能否預測厄爾尼諾、拉尼娜等大氣候事件的發(fā)生。
目前3—7天的短期天氣預報還時不時地讓人歡喜讓人憂，那這種中長期氣候預測是如何實現(xiàn)的呢？準確性究竟又有多高？
閔錦忠介紹，地球系統(tǒng)模式的開發(fā)是一項龐大的系統(tǒng)工程，每前進一步都絕非易事。記者注意到，這套模式是基于當前世界上最先進的大氣模式、海洋模式、陸面模式、海冰模式等進行耦合。
“所謂耦合，是指兩個或兩個以上的物理系統(tǒng)（如大氣、海洋、陸面、海冰）或運動形式間通過各種相互作用而彼此影響或聯(lián)合。例如天氣預報使用的大氣模式本身是可以單獨運行的，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際交換過程，而是假設交換是平均的、固定的。耦合的過程就是要打破這種假設，使交換根據(jù)實際情況一分一秒地累積�！遍h錦忠說。
而不同模式間的耦合又會出現(xiàn)不同的問題，其龐雜程度超出想象。閔錦忠打了一個生動的比方：“就好比一個人頭痛，病根可能不在頭，必須將所有相關的環(huán)節(jié)都檢查過了，才能找到真正的問題所在。”模式的開發(fā)過程中，團隊就在不停地測試、調(diào)整、修正，循著“病癥”找“病因”，而后“開方抓藥”。
這套模式現(xiàn)已完成500年的控制試驗，能夠較好的“重現(xiàn)”或“復制”過去氣候的特征，包括厄爾尼諾、拉尼娜、季風的特點，模式都能夠重現(xiàn)出來。
今后，該模式還能夠模擬和預測高影響性災害天氣事件，模擬氣候變化、進行季節(jié)內(nèi)—年際氣候預測，模擬歷史氣候變化以及進行未來氣候變化的預估，同時達到全球20—30km的較高分辨率。
但是，地球系統(tǒng)模式不是簡單地把目前的地球狀態(tài)輸入計算機，就可以隨時演算未來任意一天的天氣情況，更無法做到百分之百準確的預測。
對此王斌解釋說，地球系統(tǒng)模式是能定量客觀展現(xiàn)未來氣候變化趨勢的手段，尤其是對大尺度氣候異常和變化的預測可信度較高。但要想達到人們的期望，把超長期的天氣預報做到和短期預報那樣的準確和精細，還是不可能的。比如地球氣候系統(tǒng)有很多的不可預報的隨機性過程，還受到太陽運行軌道、火山爆發(fā)、冰山消融等因素的影響。人們對于地球系統(tǒng)的運作規(guī)律還沒有完全弄明白，因此對于超長期的氣候預報，我們不但應預報其趨勢，還應預報相應的不確定性。
�。ǹ萍既請竽暇�4月29日電）
