编者案：看寒来暑往云卷云舒，思从古到今天气变化，中科院之声与中国科学院年夜气物理研究所结合开设 年夜气悟理 ，为各人先容年夜气里发生的有趣故事，先容一些与气候、天气以及情况相干的常识。

弁言：本年夏日，我国东部出格是长江流域以及川渝地域遭受了史无前例的高温热浪侵袭，让咱们再一次感触感染到了极度气候天气事务的伟大能力。可是，仅由于温室气体的浓度仍旧于连续升高，全世界变暖于加重，咱们就能断言来岁、后年，以至将来10年这些地域必然会发生与本年近似的、或者更强的高温事务吗？更有专业范畴外的网友猜度给出 本年是我国有完备景象形象记载以来最热的一年，但有多是将来十年最凉快的一年 的欠科学的舆论。这类思绪极年夜低估了这个问题的繁杂性。因为农业、渔业、基建、金融、安全等诸多行业都渴求将来10年天气变迁的信息，咱们测验考试回覆以下几个问题：将来10年的天气变迁是否可以猜测，如何猜测，今朝科学上取患了哪些进展？

天气猜测 以及 天气预估

于会商猜测将来10年天气以前，咱们起首需要厘清 天气猜测 （climate prediction）以及 天气预估 （climate projection）两个观点间的差异。

工业化以来，化石燃料的开发使用，使患上年夜气中的温室气体的浓度逐年上升，全世界气温逐渐升高。可是年夜到全世界平均，小到某一个区域，例如中国东部，气温的变迁并不是简朴的逐年线性升高，而是于持久增温的趋向之上叠加了或者长或者短、多种多样的 颠簸 ，于某些特定的时间段以至还会呈现 增暖阻滞 或者者短时变冷征象。举个例子，赤道中东承平洋的海洋温度老是瓜代的变暖、变冷，这就是咱们熟知的厄尔尼诺以及它的孪生姐妹拉尼娜。它们别离可以或许致使全世界平均温度升高、降低，其年与年间凹凸振荡的幅度远强在已往百年全世界变暖的增温速度。此类颠簸的孕育发生是天气体系内部年夜气、海洋等多圈层彼此作用的成果，是以称其为天气体系的 内部变率 ，以与人类勾当等天气体系的 外强制 区别开来。

天气猜测 以及 天气预估 仅一字之差，但内在彻底差别。以至有专业人士也会于不自发间混合它们的差异。天气预估存眷的是将来差别排放情景下，天气体系对于 外强制 （重要是报酬温室气体以及气溶胶排放）的相应，出格是温度、降水等的持久变迁。但它不存眷天气体系内部变率当前的状况，及其对于将来的影响。于做天气预估的时辰，这类初始状况的影响都经由过程多模式、多成员模仿实验调集平均的体式格局作为 乐音 滤除了了。咱们日常平凡评论辩论的将来全世界变暖是否加重等话题，基本属在天气预估的领域，天气预估存眷的时间标准是中持久变迁，例如本世纪中后期的变迁。而传统的短时间天气猜测存眷的是将来1个月到1年的天气异样，其要害是要捉住 内部变率 的蜕变纪律。内部变率的作用，于天气预估内里是 乐音 ，可是于短时间天气猜测内里就是 旌旗灯号 。

猜测将来10年天气变迁的科学根蒂根基

天气学家不满意在猜测月、季、年标准的天气，把眼光放到更远的、更具应战性的将来10年天气变迁，并将其称为 年月际猜测 。需要指出，典型的年际变率旌旗灯号，例如厄尔尼诺，基本不具有凌驾2年以上的可猜测性。年月际猜测其实不是猜测将来10年中详细到某一年的天气异样，而是存眷多年平均状况（例如将来2-5年的平均，6-9年的平均等）。猜测将来10年的天气变迁介在传统的短时间天气猜测以及天气预估之间，咱们需要综合思量两方面的影响：其一，天气体系对于人类勾当等外强制的相应；其二，年月际标准的内部变率的蜕变（图1，Meehl et al. 2009; Kushnir et al. 2019）。甚么是年月际标准的天气变率？举个例子，承平洋的海温存于一品种似在厄尔尼诺/拉尼娜，但典型周期到达约莫20年的振荡征象，称为 承平洋年月际振荡 （Interdecadal Pacific Oscillation, IPO）。这类承平洋海温的迟缓振荡可以或许间接调制整个地球的平均气温。发生于本世纪初的全世界变暖阻滞事务，就与此有关，详细说来1998 2012年的全世界变暖趋向只要1951 2012年的 1/3到1/2，这类缓解态势遭到IPO位相由正转负的影响。年月际猜测的要害是于思量全世界变暖的同时，必需捉住此类年月际变率征象的蜕变纪律。

图1 年月际猜测理论根蒂根基的示用意。

横轴代表时间标准。气候预告依靠年夜气的初始状况，季候到年际天气猜测依靠海洋的初始状况，持久天气预估依靠温室气体等的辐射外强制，而年月际猜测介在天气预估以及季候猜测之间，需要同时思量外强制以及内部变率的作用。引自Meehl et al.（2009），并翻译成中文。

猜测将来10年天气变迁的技能手腕

要猜测天气，咱们需要一个强盛的东西 天气体系模式。它可以或许于超等计较机上模仿天气的蜕变。可是，纯真的模式是不敷的，由于，虚拟的天气以及真实世界的天气没有间接的对于应瓜葛。简朴来讲，模式中的天气颠簸征象与真实世界中颠簸的峰值、谷值于时间上没有对于齐。咱们要开展猜测，必需经由过程所谓的 夹杂体系 将真实世界的信息，出格是海洋的温度、盐度等状况引入到模式中，成立起虚拟天气以及真实世界之间的接洽。同时，咱们需要于模式中思量人类勾当的强制效应（重要是温室气体以及气溶胶排放）。

猜测将来10年天气变迁的科学实践

近十余年来，世界上的重要天气模式中央均于踊跃开展年月际天气预实验研究（Smith et al. 2007; Keenlyside et al. 2008）。最新的耦合模式比力规划第六阶段（CMIP6）专门构造了 年月际天气猜测规划 （Decadal Climate Prediction Project, DCPP）。世界天气研究规划（WCRP）为了应答社会可连续成长，提出了急需解决的七年夜科学应战（Grand Challenges），此中将 年月际天气猜测 列为焦点子规划之一。中国科学院年夜气物理研究所从2012年最先研发基在天气体系模式的年月际猜测体系 IAP-DecPreS（Wu and Zhou 2012），每一年活着界景象形象构造（WMO）基本体系委员会（CBS）鞭策成立的 年月际猜测成果交流 平台上发布猜测成果（https://hadleyserver.metoffice.gov.uk/wmolc/）（WCRP 2019）。

年月际猜测的近况与将来

相较在较为成熟的、针对于将来几个月天气异样的猜测，要猜测将来10年天气变迁仍旧是一个很是具备应战性的问题，按照当局间天气变迁专门委员会第五次评估陈诉（IPCC AR5）以及CMIP6 DCPP规划的最新成果，年月际猜测对于将来2-5年平均以及6-9年平均的温度变迁已经经取患了较高的猜测技巧（图2），但对于降水的猜测技巧仍旧较低。其缘故原由是多方面的，重要包孕：咱们对于天气体系的年月际变率的物理机制理解很是有限；咱们当前对于海洋状况的不雅测偏差较年夜；今朝天气体系模式的模仿机能以及夹杂体系需要革新。总的来讲，咱们仍旧需要投入伟大的起劲去晋升咱们对于年月际天气变迁的猜测威力。于国际上，世界天气研究规划（WCRP）于其最新的《WCRP战略计划（2019 - 2028）》中，把晋升年月际天气猜测程度作为其四年夜科学方针之一。近来，WCRP经由过程实行 灯塔步履 ，把面向将来 多年-年月际 时间标准的天气猜测问题列入优先研究规划。是以，年月际天气猜测问题将是国际天气学界优先解决的应战性科学难题之一。

图2 多模式调集的年月际猜测实验对于起报时间点以后2-5年平均a）以及6-9年平均b）地表气温的猜测技巧评分。数值越年夜，技巧越高。引自Doblas-Reyes et al.（2013）。

参考文献：

1. Doblas-Reyes, F. J., I. Andreu-Burillo, Y. Chikamoto, J. Garc a-Serrano, et al., 2013: Initialized near-term regional climate change prediction. Nature co妹妹unications, 4, 1715.

2. Keenlyside, N. S., Latif, M., Jungclaus, J., Kornblueh, L. Roeckner, E, 2008: Advancing decadal-scale climate prediction in the North Atlantic sector. Nature, 453, 84 88.

3. Kushnir, Y., A. A. Scaife, R. Arritt, G. Balsamo, G. Boer, F. Doblas-Reyes, E. Hawkins, M. Kimoto, R. K. Kolli, A. Kumar, D. Matei, K. Matthes, W. A. M ller, T. O Kane, J. Perlwitz, S. Power, M. Raphael, A. Shimpo, D. Smith, M. Tuma, Bo Wu, 2019: Towards operational predictions of the near-term climate, Nature Climate Change, 9, 94-101.

4. Meehl, G. A. et al. 2009: Decadal prediction: can it be skillful?. Bull. Am. Meteorol. Soc., 90, 1467 1485.

5. Smith, D. M., Cusack, S., Colman, A. W., Folland, C. K., Harris, G. R. Murphy, J. M., 2007: Improved surface temperature prediction for the coming decade from a global climate model. Science 317, 796 799.

6. WCRP Joint Scientific Co妹妹ittee (JSC), 2019: World Climate Research Progra妹妹e Strategic Plan 2019-2028. WCRP Publication 1/2019.

7. Wu, B.,and T. Zhou. 2012: Prediction of decadal variability of sea surface temperature by a coupled global climate �����APPmodel FGOALS_gl developed in LASG/IAP. Chin. Sci. Bull., 57, doi:10.1007/s11434-012-5134-y.

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