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什么是气候模型 , 我们为什么要使用它们?在过去的100年里 , 地球的气候发生了很大的变化 , 尤其是最近 。 一些变化 , 如冰川的融化 , 是肉眼可见的 。 其他的 , 比如下雨频率的变化 , 并不容易看到 。 幸运的是 , 我们不仅依靠眼睛来记录变化 。 科学家们已经在全球范围内安装了仪器 , 可以不断测量温度 , 雨水 , 风和阳光的变化 。 我们甚至在卫星上在太空中安装了仪器 , 不仅记录了天气 , 还记录了海洋 , 冰盖和陆地的气候相关属性 , 所有这些都显示了地球的气候状况 。
为了更好地了解观测到的气候变化背后的原因 , 科学家们需要做实验 。 假设一位气候科学家很好奇 , 如果太平洋的海盐量突然像现在这样翻了一番 , 会发生什么 。 如果科学家通过将数吨海盐释放到海洋中来测试这一点 , 后果可能是灾难性的 。 相反 , 科学家们在计算机上创建了地球的数字副本 。 这个副本由计算机大气层 , 计算机海洋和计算机陆地组成 , 几乎就像一个视频游戏[1
。 这个计算机副本的地球称为气候模型
气候模型是建立在计算机上的模型世界 。 一些气候模型比其他模型更复杂 。
.在气候模型中 , 进行实验是安全的 。 如果科学家愿意 , 他们可以在海洋中添加一堆海盐或去除所有的云层 。 科学家使用气候模型进行现实和不切实际的实验 , 以加深他们对地球气候的理解 。
在信任气候模型之前 , 科学家们希望检查模型是否正常工作 , 因此他们模拟最近的过去并将模型结果与实际观测进行比较 。 这样的实验被称为历史模拟 。 这可以通过在1850年开始气候模型并每年添加污染(包括温室气体和大气中的小颗粒)来完成 , 从而在今天停止实验 。 添加污染意味着代表人类活动 , 因为工业革命
这一时期始于1850年 , 当时制造过程开始向地球大气中释放温室气体和小颗粒 。
, 始于1850年 。 使用这个历史模型 , 我们可以将计算机版地球上的气候变化与真实地球上的气候变化进行比较 , 这是由我们在地球和太空中的仪器测量的 。 如果这些变化是相似的 , 我们知道我们的气候模型正在正常工作 , 并且我们已经创建了一个很好的地球气候模型 。 有许多气候模型 , 因为有多种方法可以描述地球上的复杂过程 。
当我们查看历史模拟的结果时 , 我们通常会对许多模型的结果进行平均 , 并将数据作为一个模型呈现 。 例如 , 图 1 中的红线基于 48 个气候模型!图1显示了从工业革命到2014年气候模型的温度变化数据 , 以及仪器测量的实际温度变化 。 来自这些模型的数据与实际数据紧密匹配 , 并说明了称为全球变暖
过去150年中 , 由于温室气体排放量增加 , 测量的温度升高 。
.红线非常接近黑线 , 因此我们可以看到模型在表示地球温度的演变方面做得很好 。 我们还可以看到 , 温度随着时间的推移而增加 , 首先是缓慢的 , 然后是更快的 。 这就是所谓的全球变暖 。
准确的气候模型不仅可以用于估计未来 , 还可以用于指导未来的人类行动 。 我们未来的气候取决于我们未来的行动 , 科学家使用气候模型来帮助我们防止危险的气候变化发生 。
我们如何用气候模型来估计未来?气候变化主要是由于增加排放
在这种情况下 , 某种东西被释放到大气中 。
之温室气体温室气体(GHGs)是使空气变暖 , 导致全球变暖的气体 。 最著名的是二氧化碳 。, 特别是二氧化碳(CO2) 。 气候模型是评估未来气候变化的好工具 , 因为我们可以用它来试验未来可能发生的不同程度的污染 。 我们不可能确切地知道人类未来会排放多少污染 , 但我们可以创造关于未来可能是什么样子的不同故事 。 我们称这些故事为场景一个关于未来是什么样子的潜在故事 。 我们的未来有很多情况 , 这取决于我们排放的污染程度 。
.一种情况可能是 , 整个世界都在合作 , 大力减少我们排放的温室气体量 , 甚至可能从空气中捕获二氧化碳 。 这种情况非常有希望 , 我们可以称之为最佳情况 , 或者像许多科学家所说的那样 , 低排放情况 。 最糟糕的情况是 , 人类未来将继续向大气中排放越来越多的二氧化碳 , 就像我们从1850年到今天所做的那样 。
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