模型還集成了對(duì)太陽輻射和地球大氣、海洋、冰、火山和陸地生物圈的測量。它們是由有關(guān)人類排放的二氧化碳和影響氣候的污染物的數(shù)據(jù)和未來情景驅(qū)動(dòng)的。

模型一致認(rèn)為，由于人類活動(dòng)，氣候正在發(fā)生變化，全球平均氣溫和海平面將繼續(xù)上升。他們還同意天氣模式會(huì)改變。他們的一些具體預(yù)測有所不同，主要是因?yàn)槊總€(gè)模型都包含不同的方法來模擬云等不確定因素。

在下面的視頻中，加州理工學(xué)院的 Tapio Schneider、Andrew Stuart 和 Anna Jaruga 討論了為什么提高精度是氣候模型的緊迫目標(biāo)。

Schneider 和 Stuart 是氣候建模聯(lián)盟 ( CliMA ) 的聯(lián)合創(chuàng)始人。Schneider 是加州理工學(xué)院 Theodore Y. Wu 環(huán)境科學(xué)與工程教授。他還是噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室 (JPL) 的研究科學(xué)家，加州理工學(xué)院代表 NASA 管理該實(shí)驗(yàn)室。斯圖爾特是布倫計(jì)算和數(shù)學(xué)科學(xué)教授。Jaruga 是加州理工學(xué)院的一名專注于云的研究科學(xué)家。

天氣預(yù)報(bào)與氣候預(yù)測有何不同？

天氣預(yù)報(bào)的時(shí)間范圍約為 10 天，而氣候模型則用于預(yù)測 10 年甚至 100 年后會(huì)發(fā)生什么。氣候建模的物理學(xué)類似于天氣預(yù)報(bào)，但問題不同。天氣預(yù)報(bào)預(yù)測每天的高溫和低溫，可能會(huì)下多少雨或雪，以及特定地點(diǎn)和時(shí)間的風(fēng)速。

氣候模型著眼于更大的圖景。他們問，對(duì)于地球和個(gè)別地區(qū)，平均條件將如何變化？預(yù)計(jì)未來一年會(huì)有多少降雨或降雪？高溫和低溫以及云的存在與我們現(xiàn)在習(xí)慣的有什么不同？海洋的漲潮會(huì)到達(dá)哪里？我們應(yīng)該為什么樣的極端情況——颶風(fēng)、季風(fēng)、冬季風(fēng)暴、洪水、干旱、野火——做好準(zhǔn)備？

在過去的 50 年里，利用數(shù)據(jù)改進(jìn)天氣預(yù)報(bào)的計(jì)算機(jī)模型是科學(xué)界的成功案例。現(xiàn)在，研究人員的目標(biāo)是在預(yù)測未來氣候時(shí)取得同樣的成功。

研究人員如何測試氣候模型？

1970 年至 2000 年代初期開發(fā)的模型非常準(zhǔn)確地預(yù)測了地球表面的溫度。除了檢查模型是否符合物理和化學(xué)定律外，研究人員如何確定今天的模型可以準(zhǔn)確預(yù)測未來？

測試或驗(yàn)證模型的一種方法是插入過去幾十年開始日期的數(shù)據(jù)，以查看它們的預(yù)測（或在這種情況下為后報(bào)）是否與歷史天氣數(shù)據(jù)相匹配。模型還相互比較，以幫助研究人員標(biāo)記和研究任何重要的分歧或變化。

氣候模型如何適應(yīng)溫室氣體排放的變化？

人類活動(dòng)排放的溫室氣體會(huì)影響氣候。這些排放隨著政策、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)學(xué)因素的變化而變化。為了解釋這種可變性，科學(xué)家們運(yùn)候模型，其輸入反映了不同的假設(shè)排放情景，涵蓋了世界經(jīng)濟(jì)和能源系統(tǒng)的一系列可能軌跡。這些情景估計(jì)了人們將在地球上不同地區(qū)產(chǎn)生的溫室氣體排放和形成煙霧的空氣污染。這種方法有助于確定潛在的未來氣候條件范圍，并更好地為我們的決策和準(zhǔn)備工作提供信息。

加州理工學(xué)院對(duì)氣候模型有何貢獻(xiàn)？

幾十年來，加州理工學(xué)院的科學(xué)家們已經(jīng)描述了行星的大氣，并建立了我們對(duì)云、空氣污染和空氣塵埃的物理和化學(xué)的理解。隨著加州理工學(xué)院羅納德和馬克辛林德全球環(huán)境科學(xué)中心的建立，這一努力得到了加強(qiáng)。加州理工學(xué)院的地球科學(xué)家和化學(xué)家與在 JPL 開發(fā)地球觀測任務(wù)的研究人員合作。這些任務(wù)的數(shù)據(jù)提高了人類對(duì)地球系統(tǒng)的理解。

今天，由加州理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院、海軍研究生院和噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家、工程師和數(shù)學(xué)家組成的CliMA正在開發(fā)一種新的氣候模型。這種下一代氣候模型將現(xiàn)有模型的各個(gè)方面與衛(wèi)星和其他儀器收集的大量地球數(shù)據(jù)相結(jié)合。

“我來這里是因?yàn)榧又堇砉W(xué)院是與人合作的好地方。我可以與加州理工學(xué)院的人一起工作，也可以與在 JPL 從事衛(wèi)星觀測工作的專家一起工作。對(duì)于研究云的人來說，能夠接觸到人是非常重要的來自不同的科學(xué)領(lǐng)域，從測量方面、理論方面和計(jì)算科學(xué)方面。加州理工學(xué)院是的地方。”

——加州理工學(xué)院研究科學(xué)家 Anna Jaruga