为什么我们需要更清晰的天气和气候模型

我们知道 CO 2正在使地球变暖。但如果我们想了解其后果并避免风险，更准确的天气和气候模型至关重要，尼古拉斯·格鲁伯说。

模型对于天气和气候科学至关重要。如果没有当前的模型，明天之后的可靠天气预报几乎是不可能的，而且我们对全球变暖对我们的影响也只有一个模糊的概念。

在最近启动的 EXCLAIM 研究项目 1 中，我们希望在这一成就的基础上开发下一代天气和气候模型。新模型将为大气和海洋中的关键过程提供更高的分辨率。该研究团队在气候系统建模中心 (C2SM) 内工作，将创建模型和数据基础设施，使我们能够在全球范围内模拟风暴、雷暴和云。这将导致更可靠的天气预报和更精确的气候预测。

我们是否押对了马?

当然，这也引发了疑问。我们对气候变化的了解还不够多吗?把天气预报做得那么好一点点有什么意义呢?付出巨大的努力值得吗?

事实上，我们已经非常肯定地知道，人类对我们观察到的大部分变暖负有责任。我们相对准确地理解了 CO 2排放量与温度之间的关系，并且我们已经认识到我们需要在未来几十年内将CO 2排放量减少到净零，以实现巴黎气候目标。我们对这些问题的了解已经足以得出明确的政策建议。

然而，气候变化的许多其他方面我们并不十分了解。例如，我们对未来天气和风暴系统将如何发展、热带气旋是否会变得更加频繁、云和降水将如何变化的了解不足。这些限制与以下事实有很大关系，即今天的气候模型，坦率地说，在许多方面都太模糊了;他们只是没有充分解决这些现象和过程。

阐明基本流程

气候模型在地球或海洋上放置一个网格，并计算每个单元的大气状态;这有助于我们更好地了解和预测天气和气候。网格单元越小，分辨率越高。当前的全球气候模型通常具有宽度约为 100 公里的网格单元。2

因此，这些模型无法解析大气或海洋中的关键过程，尤其是发生在几公里范围内的过程，例如云和风暴。这迫使我们使用参数化间接估计这些过程的影响。这导致预测的不确定性，因为云和风暴不仅决定了我们的日常天气，而且对气候也至关重要。

如果我们想更准确地量化某一天的降水量，以及云层将如何影响气候变化，那么我们需要根据物理定律模拟这些过程的动力学，而不是将它们参数化。我们希望通过我们将在 EXCLAIM 项目中开发的高分辨率模型突破这个参数化墙。

锐化视图

由于它们的分辨率更高，这些模型将使我们对未来的看法更加清晰。这将在两个方面帮助我们：首先，我们将能够更准确地确定未来的气象平均值。这将改善我们的气候预测。其次，我们将获得关于围绕该平均值的未来变化的更可靠信息，即我们将改善未来的天气。正如 7 月中旬的风暴和洪水提醒我们的那样，随着气候不断变暖，不断变化的天气，尤其是极端天气将给我们带来最大的挑战。

这样，更可靠的天气预报和更准确的气候模拟将有助于降低社会及其基础设施面临的风险。我们越了解气候影响，就越能更好地适应它们。毫无疑问，除了减少排放之外，我们还必须适应不断变化的气候。即使我们实现了 2 摄氏度的目标，像瑞士这样的国家也将继续显着变暖：到本世纪末，这里的温度可能会比工业化前时期高 3 摄氏度以上。

为社会带来巨大利益

我们的项目不是在真空中运作：我们正在与我们的项目合作伙伴密切合作开发我们的模型，特别是它们的具体应用。一个例子是苏黎世邦理工学院和瑞士气象局在 C2SM 的支持下定期创建的瑞士气候情景。3 EXCLAIM 将为阿尔卑斯地区开发一种高分辨率模型配置，以更确定地模拟强降水、干旱和热浪等极端事件在将来。这意味着这些情景可以确保优化部署适应措施的资源。

当然，即使是我们的新型号也会达到极限。但是通过更好地解决许多基本过程，我们可以通过观察更好地验证这些模型，从而在连续过程中对其进行改进。这不仅有利于研究，也有利于社会。这就是为什么我相信我们的努力是值得的。

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