美预测区域气候变化初试“挂科”

当模拟秋季降水时(左上角)，区域模型总是太“湿”；当模拟每日最高温度时(右)，天气太冷。资料来源:P. RACHERLA，D. SHINDELL，g. falluegi/nasagiss

■张冬冬，本报见习记者

日益恶化的温室效应正在袭击地球，那么具体的地区呢？气象学家承认这很难说。科学家们改进了天气模型来模拟加州变暖和变干的气候，预测地中海地区在未来几十年将变得更加干燥。然而，当地天气预报的可信度还不清楚。

今天，一些全球气象建模人员已经通过模拟气候变化而不是仅仅记录以前的静态气候测试了一个广泛使用的区域模型。这些研究人员认为，所有的区域模型都应该以这种方式进行测试，但目前情况并非如此。初步结果表明，与全球模式提供的未来气候模糊视图相比，区域模式几乎没有改进。美国宇航局戈达德太空研究所(GISS)的全球天气模型师加文·施密特没有参与测试，他说“这些区域性模型需要联合运行”来进行更多这样的测试。

区域模型的构建自然是气象建模人员的下一个研发目标。为了预测下周而不是下个世纪的天气，这个模型还必须收集来自整个地球的信息。经过几十年的发展，这一全球模型仍然无法为某个地区(如西德克萨斯和东德克萨斯)提供详细可信的气候预测。因此，建模者开始在全球气候模型中植入一个详细的、高分辨率的气候模型，其观测范围可以跨越一些地区，如北美的大部分地区。全球模型可以计算总体变化并将数据传输到区域模型。区域模型可以计算和模拟更小范围内更详细(可能更精确)的大气特征，如风暴及其运动方向，并更好地显示大气对地形和气候的影响，如海岸线和山脉。

然而，在预测区域气候方面，区域模型比全球模型更好吗？GISS的帕万·拉切尔拉、德鲁·辛德尔和格雷戈里·法卢维吉在进行区域建模以研究气候影响时解决了这个问题。"我们要做的第一件事是评估模型的输出."辛德尔说，“我们在测试全球模型时也做了同样的事情。”然而，他们发现区域模型的建模者在模拟气候学，即一段时间内的平均气候时，只会检查模型的性能。“这很奇怪。”辛德尔说，“我们观察到的最关键的事情是气候变化，但这还没有成为区域气候建模的标准。”

令这三位科学家困惑的是，如果一个区域模型在模拟气候方面表现良好，它是否能更好地预测气候变化。为了找到答案，他们考虑在位于美国大陆上空的全球GISS模式2中植入一个广泛使用的区域模式——天气研究和预报(WRF)模式。他们模拟了1968年至1978年和1995年至2005年两个时期的气候，观察WRF在模拟气候学方面的表现以及WRF如何应对气候变化。

结果显示WRF表现不佳。"模拟气候学技术并不能保证其应对气候变化的技术."辛德尔总结说，2012年底，研究小组的论文发表在《地球物理研究-大气》杂志上。"与全球模式相比，区域模式取得了一些进展，但并不多."此外，这些优势只会在特定条件下出现。

GISS的测试团队没有指出为什么WRF没有做出很大改进的原因，但信戴尔怀疑这与两种型号最擅长的技术有关。他说，气候学主要依赖于陆地、海洋、地形和大气的相互作用，这是区域模型擅长的，但这些并没有改变。另一方面，全球模式擅长于由物理特征的变化引起的气候变化，如急流迁移、云量变化和降水模式转换。

其他研究人员认为，GISS的测试团队解决了一个长期被忽视的问题。"这是一篇非常有趣且发人深省的论文。"英国拉夫堡大学的气象学家罗伯特·威尔比说:“这是值得称赞的第一步。”然而，这并不是对区域建模领域的打击，相反，“它强调区域建模是非常有意义和复杂的。”威尔比说。

西北太平洋国家实验室的区域模特工作者赖永如表示同意。“他们提出的问题都是正确的，但如果我们能进行多模型测试就更好了。”她认为，不同的模式可以不同地结合起来，以扬长避短。

梁是北美区域气候变化评估项目的主要调查者之一。在12种可能的组合模式下，该项目可与6种区域模式和4种全球模式合作。然而，最近几十年的气候变化如此之小，自然气候变化如此之大，以至于NARCCAP模型还没有像GISS的测试团队那样经过测试。梁振英表示，这将是一个更广泛、更国际化的项目。

中国科学新闻(2013-02-18第三版国际版)