气候系统模式发展中的耦合器研制问题3-大气科学和地球流体力学.PDF

第28 卷 第6 期 大 气 科 学 Vol28 　No 6 2004 年 11 月 Chinese Journal of Atmospheric Sciences Nov 2004 气候系统模式发展中的耦合器研制问题 周天军　俞永强　宇如聪　刘海龙　李　薇　张学洪 ( 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体动力学数值模拟国家重点实验室, 北京 100029) 摘 　要 　　基于“耦合器”框架、采用模块化结构是当今气候系统模式发展的主要技术方 向。作者概述了耦合器的基本功能 , 对目前世界上应用比较广泛的 11 个耦合器进行了综 合评述 , 重点是美国通用气候模式耦合器和法国的 OASIS 耦合器 , 扼要概括了目前较具影 响力的三个耦合器发展计划 , 在此基础上 , 对耦合器的主要发展态势进行了总结 , 并结合 自身模式发展的需求进行了讨论。 关键词 : 气候系统模式 ; 耦合器 文章编号 (2004)　　中图分类号　P435 　　文献标识码 　A 1 　引言 所谓气候系统模式的耦合器 (Coupler) , 简言之 , 就是用于连接各子模式构成一个 完整的耦合模式、并控制整个耦合系统积分的程序软件。耦合器的研制是应气候系统 模式的发展需求而进行的 , 气候系统模式的研制则与气候学研究进展密切相关。观测 是气候学乃至大气科学研究的重要基础 , 但是截至目前 , 器测资料在时间与空间上的 覆盖率都难以满足人类的实际需求 , 作为解决该问题的有效手段之一 , 数值模式在业 务和科研中发挥着重要作用。20 世纪 70 年代以来 , 气候学研究取得两项重要进展 : 一 是研究内容从“静态走向动态”, 以前认为气候就是温、压、湿的时间平均, 并且只要 有 30 年的资料 , 就可基本准确地确定其状态 ; 现在人们认识到气候也是变化的 , 既有 类似温室气体导致的全球变暖这样的长期趋势 , 也有一些周期或准周期性的自然振荡 ( ) 现象 气候变率 ; 二是研究范畴“从单一走向系统”, 以前主要关注大气的温、压、湿 要素 , 现在拓展到海洋、冰雪、陆面等圈层 , 出现“气候系统”这一新专业术语。与 气候学研究内容的延伸、范畴的拓展相对应 , 数值模式的发展也从开发单一的气候模 ( ) ( 式 大气环流模式 来模拟大气平均态 , 发展到开发海 —陆 —气 —冰 乃至地球生物 ) 化学循环 耦合的气候系统模式 , 来研究引起各种气候变化/ 变率的物理机制 , 并进而 预测其未来。当今的气候学研究已超越传统的气象学概念 , 当之无愧地是一门交叉科 学 ; 气候系统模式的研制工作 , 也不折不扣地属于一项系统工程。 交叉科学的研究需要跨学科的协作 , 气候系统模式的开发 , 也需要系统工程式的 组织 , 集中相关专业研究机构的力量 , 在现有的各子模式 (例如大气环流模式 AGCM 、 海洋环流模式 OGCM 等) 的基础上 , 综合集成 , 形成一个完整的气候系统模式。此间 收到 ,收到修改稿 中国科学院创新