研究人员对美能源部拟建新系统态度谨慎

美国已经有了提议的六代气候模型的图片:维基共享空间

现在确实需要高分辨率的模型，它们可以在下一代超级计算机上高效运行。

需要使用计算机模拟技术来研究过去或未来地球气候的科学家可能很快就会有一种有效的新工具。美国能源部正计划创建自己的新计算机气候模型。这也是美国的第六个建模工具箱。然而，尽管一些气候科学家表示支持这种萌芽模式，但也有人担心它会耗尽现有模式合作伙伴的才能。然而，这个新模型将提供比现有模型更精确的模拟结果。

国家大气研究中心(NCAR)的模型建造者詹姆斯·胡雷尔也承认了这些担忧。他负责管理美国现有的主要气候模型。然而，胡雷尔说:“现在真的需要高分辨率的模型，并且可以在下一代超级计算机上高效运行——我不认为这是一个威胁。”

气候科学的核心

由数千行计算机代码建立的地球模拟系统正在成为气候科学的核心。许多工业化国家资助开发了一个或多个模型，专门用于预测大气中二氧化碳水平的上升如何影响一系列因素，如空气和海洋温度、洋流和极地冰。

当聚焦于大的全球图景时，现有的模型倾向于尽力而为。然而，越来越多的科学家和决策者渴望获得更高分辨率的模型，以便将镜头聚焦在小于100平方公里的区域，例如海洋涡旋、风暴和山脉。结果表明，加入这些细节，再加上一些超级计算机的“火力”，可以大大提高模型的预测能力。

美国现有的五种模式主要针对不同的规模和问题。其中最著名的是NCAR的宇宙地球系统模型(CESM)。CESM是NCAR于2010年7月推出的新一代地球系统模型，由美国国家科学基金会、美国能源部和数百名科学家设计制造。这是一个完全耦合的气候模型，包括几个主要模块，如大气，陆地，海洋，海冰和陆地冰。它主要用于研究地球过去、现在和未来的气候条件。

CESM已经成为*间气候变化专门委员会(IPCC)发布评估报告所使用的主要气候模型之一，并免费提供给世界各地的研究人员。通过使用CESM，研究人员可以模拟海洋生态系统和温室气体之间的相互作用。臭氧、灰尘和其他大气化学物质对气候的影响；大气、海洋和地表的碳循环，以及温室气体对高层大气的影响。

此外，在CESM的应用中，对大气过程的新描述将使研究人员能够探索更广泛的应用空间，包括空气质量和生物地球化学反馈机制的研究。胡雷尔说:“有了CESM，人们可以探索以前无法解决的科学问题。这个模型中改进的物理过程和扩展的生物地球化学过程和方法使人们能够更好地描述客观世界。”

新航行

然而，能源部表示，尽管计划中的模型还没有命名，它将是一个独特的和更高分辨率的CESM版本。

新模型将试图回答全球变暖将如何影响生物燃料作物或发电厂的供水。“能源部国家实验室通过将大量的建模专业知识与世界上最快的计算机相结合，在领导建模工作方面具有独特的地位。”能源部在接受媒体采访时说。

官员们表示，新的模型建设计划将涉及七个能源部实验室，可能不需要新的费用。他们希望在4个月内启动该计划，但该计划只能在“同行评审得出积极结论且能源部批准后”实施。他们还补充说，能源部将与运行CESM和其他模型项目的科学家共享计算机代码，这也将有助于获得更高分辨率的模型。

对一些人来说，这个计划听起来很有希望。胡雷尔说，例如，它将允许NCAR专注于其他项目。这些将能够更好地模拟局部环流，如厄尔尼诺现象或气溶胶粒子的气候影响。

能源部新的气候模型之旅也可能带来一个更灵活的团队，他们有更多的*去追求高风险的方法。CESM的团队包括大量由于预算限制而离开NCAR的研究人员。他们现在为能源部工作。

面临争议

也有一些人感到被官僚主义的合作气氛窒息。根据规定，对模型的所有更改都必须经过严格的批准程序。所以有时候一些新想法会被遗忘在某个角落。" CESM倾向于被有效运作的事物所吸引。"华盛顿大学的气候建模专家克里斯·布雷瑟说。能源部的模型建造者有从头开始的*。

人们还注意到，一个国际研究委员会的报告也呼吁为美国制定一个更加“协调”和“全面”的模型构建计划。委员会还提出需要建立更高分辨率的模型。尽管美国能源部表示，没有削减CESM基金的计划——包括今年拨给NCAR的620万美元，但有人担心，新模式将把能源部专家从现有的合作中转移出来。

"有一个新计划真是太好了。"美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校的模型专家伊内兹·冯(Inez Fung)说，“但是建模研究人员不足。将更多的智能放入一组代码中可能比单独使用要好。”

批评家也担心新模型会影响到能源部的研究人员，如西北太平洋国家实验室的菲利普·拉什。拉什是前NCAR建模师，至今在CESM项目中一直保持着重要的影响力。NCAR建模师理查德·尼尔说:“坦率地说，他似乎还在这里。”

然而，如果能源部继续前进，拉什将被指示进行新模型的研究。"他是否会像过去几年那样分配时间仍是一个悬而未决的问题。"胡雷尔承认。

能源部的新模型也可能会激励华盛顿的决策者提出一个令人不安的问题:美国真的需要六个气候模型吗？去年，白宫管理和预算办公室检查了模型过多的机构，众议院科学委员会的共和党成员指责它们在气候科学上浪费了太多的资金。(张张)

中国科学新闻(2013-09-23第三版国际版)