科學家利用超級計算機或可預測氣候變化

2020-12-01 騰訊網

一個世紀前，科學家通過手工計算了解了大氣吸收和發射能的量；如今，他們使用超級計算機，可以對地球氣候變化進行日益精準的預測。

氣候相關的問題無處不在：南水北調、修建防波堤、推廣以色列水源存儲和管理模式、未來夏季氣溫超過38度的天數增多等。

喬治梅森大學氣候動力學博士項目的教授、海洋-陸地-大氣研究中心主任詹姆斯?肯特（James Kinter）表示：「以我們目前的能力還無法回答這些問題，這就是為什麼我們要使用超級計算機來拓展我們的理解能力和預測能力。」

《邁阿密先驅報》稱，數十年來，科學家們利用計算機模型研究海洋、大氣、陸地和冰的相互作用，以了解過去、現在和未來的氣候。肯特說，目前的氣候模型顯示的是大陸尺度上的變化，但超級計算機將能夠在區域尺度上做出更好的預測。

超級計算機還能夠解決與雲相關的氣候問題。肯特說，雲通過兩種方式幹擾地球和太陽之間的能量循環。雲會將一部分太陽能量反射回太空，產生冷卻效果；但同時雲也吸收太陽能量，並將地球發出的能量反射回去，具有暖化效應。

肯特表示，過去之前的模型一般通過為地球設計出織一張虛擬的網格來進行考察，每個小格的面積都超過4.9萬平方公裡。計算機將每個小格中的一切都視為是相同。而現在，模型得到了很大的改進，科學家們希望到這個年代末，計算機能比如今強大1000倍。

計算機不僅可以用於模擬不同類型的粒子如何以不同的方式散射或者吸收熱量，而且還能研究粒子與雲之間的相互作用。肯特說：「要將所有這些定量地表現在模型中是一個真正的挑戰。」肯特的團隊重點研究如何隨氣候變化預測洪水、乾旱和熱浪等極端事件。

美國國家大氣研究中心氣候科學和應用項目主管勞倫斯 布亞（Lawrence Buja）表示，氣候模型已經從「氣候1.0」迅速升級為了「氣候2.0」。「氣候1.0」模型的主要事項是證明人類引起的氣候變化正在發生。布亞說：「為此，我們需要開發40年以上的模型，來認識和解決這個問題。」

聯合國政府間氣候變化專門委員會2007年表示，氣候變暖是「明確的」，而且主要是由人類燃燒煤炭、石油和天然氣等活動導致的結果。由此迎來了「氣候2.0」模型。布亞說：「幾乎在一夜之間，問題變成了氣候變化對人類和自然系統的影響是什麼。」他表示，隨著計算機性能的改進，氣候科學家可以開發越來越好的模型。「利用更強大的計算機，我們能夠在更精密的尺度上建模並解決氣候2.0問題。」

美國國家大氣研究中心目前擁有一臺用於建立氣候模型的世界頂級計算機，肯特團隊和很多其他科學家正在使用它。

布亞表示，他們為2014年的下一份國際氣候科學評估報告所建的模型即將完成。他說：「該項目將耗費巨大的經濟成本，因此我們必須儘可能確保我們的陳述有說服力。」

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