气候变化讨论课-07气候系统模式和气候模拟.pdf

中国科学院大学《气候变化》讨论课 第六讲 气候系统模式和气候模拟 1 提纲 1. 气候模式概述 2. CMIP和IPCC 3. 气候态和长期趋势 4. 中国参与CMIP5模式概况 什么是气候系统模式？ 气候系统模式 ：是封装了大 大气模 海洋模 量自然定律的计算机程序 ， 式 式 耦合器 是对气候系统中物理、化学 和生态过程的数学表达。 陆面模 海冰模 式 式 包括大气、海洋、陆面和海冰四个基础子系统 研发工作需要基亍对气候系统基本规律的认识 研发工作需要多学科交叉 需要高性能计算机和海量存储系统支撑 什么是气候系统模式？ 模式是“形而上学”过程的体现 模式评估 观测事实 数值模式 诊断分析 解析解 数值解 统计规律 自然定律 模式的构成 解析过程： •Navier –Stokes •质量连续方程 •热力学第一定律 •理想气体方程 非解析过程： 需要参数化解决非解析的过程和它们与解析过程的相互 作用 摩擦产生的质量mass,动量 momentum和热量, 湿 过程moist processes 诸如凝结／蒸发, 辐射加热和冷 却 模式的构成：物理过程 1 Parameterizations capture radiative, convective and diffusive effects in the atmosphere and at the interface between the atmosphere and the surface, and are often determined by relatively small spatial scales. 2 They critically depend on which resolution Bauer （Nature，2015 ） 气候系统模式的作用 气候系统模式示意图 气候系统研究的三大手 段 观测 模拟 理论 能够合理描述多圈层相互作用过程 使得大气科学成为一门 “可实验的科学” 是理解气候变化机理的重要工具 是预测和预估未来气候不可戒缺的手段 气候模式研发是国际竞争的前沿 美国橡