重视气候变化不确定性加强区域环境模拟研究

在哥本哈根气候峰会举行期间，气候变化议题又成为国际关注的焦点。围绕着气候变化科学评估的不确定性、气候变化影响的趋势和幅度、减缓气候变化和减少温室气体排放、不同国家的减排目标和历史责任等问题，各国展开了激烈博弈。我国正处于经济和社会发展的关键时期，节能减排、气候变化对我国影响深远，主动参与国际气候变化交流与合作，缜密研究国际谈判策略，积极谋划国家应对气候变化的行动方略，实在是当务之急。

 

在各种纷繁复杂的问题中，带有基础性和关键性的问题是：气候变化到底对我国气候、水文、生态、海洋环境以及工农业各界的影响如何。而这些影响问题的核心是我国不同区域关键气候和环境的响应到底怎样。科学的研究方案中气候系统模式是核心“武器”，IPCC所有评估的基础就是这些气候系统模式（或其升级版——地球系统模式）的模拟结果。地球系统模式的建立是地球科学领域的前沿。由于气候长期变化和短期变动及其预测问题的重要性，国际学术界已从上世纪80年代初组成了世界气候研究计划（WCRP），着手组织和协调实施世界范围的有关气候问题的观测系统、实际和理论问题的分析研究、预测模式的研制和相应业务的建立等。随后，科学界又提出了“全球变化”（Global Change）的概念，并相继建立了国际地圈生物圈研究计划（IGBP）、国际环境变化人文因素研究计划（IHDP）和国际生物多样性研究计划（DIVERSITAS），各自组织和协调实施有关的重大科学问题探讨研究等。随着地球系统科学概念的提出，又形成了涵盖上述四大国际研究计划的地球系统科学联盟（ESSP），使得四大国际科学计划得到紧密结合。所以，发达国家纷纷研制基于气候系统模式的地球系统模式。

 

遗憾的是，这些全球尺度的气候系统模式或地球系统模式的空间分辨率是不够的，其科学内涵在区域尺度上也经常是粗糙的，因而对区域模拟问题其不确定性太大，不同的模式经常给出完全相反的结论。全球模式对区域环境问题模拟的力不从心将长期存在，即便随着超级计算技术的发展，计算能力不断增强，但是仍然不可能满足所有区域环境模拟的需要。

 

因此，发展能够对我国不同空间尺度气候环境问题进行有效高分辨率模拟的“区域环境模拟系统”是非常关键的。其科学目标应该是：建立基于地球系统科学理论的我国区域环境（主要包括大气、水、山地环境、风能环境、生态与环境系统）先进数值模拟系统，并形成对我国主要生存环境要素的模拟和预估能力，建立我国区域干旱、暴雨洪水、主要流域水循环、大气污染、气溶胶与气候变化、滑坡、风能环境、流域水环境以及生态系统的数值模拟和预测系统，服务于我国经济社会发展的宏观规划、防灾减灾和公共安全。

 

区域环境系统的维持和变化受控于地球系统的基本过程和规律，科学认知我国环境系统的维持和变化，就需要从全球气候变化背景下的东亚区域环境耦合系统的过程、理论和模式研究入手，这个系统包含了大气成分和大气化学过程—气候—固体地球—陆表生态系统—水文循环—人类活动等多个分量，其相互作用和反馈决定了这个系统的各种行为。这也是国际气候变化科学和全球变化科学研究的核心科学课题之一。换言之，在全球尺度上要解决全球气候和环境变化的模拟和预测问题需要发展全球尺度地球系统模式；而在我国区域尺度上要解决区域环境变化的模拟和预测问题，就必须要发展“我国区域环境模拟系统”，开展若干重大应用示范并通过应用示范逐步完善区域环境模拟系统。

 

区域环境模拟系统是国家发展的重大需求，是气候与环境变化研究和模拟预测的“核心武器”，属于能够支撑我国经济社会可持续发展的重大关键技术。