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ISSN 1673-1719
CN 11-5368/P
主管:中国气象局
主办:国家气候中心
创刊于 2005 年 (双月刊)
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   气候变化研究进展
  2019年, 第15卷, 第5期 刊出日期:2019-09-30 上一期    下一期
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第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)评述及中国贡献专栏
第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)评述
周天军,邹立维,陈晓龙
气候变化研究进展. 2019, (5): 445-456.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.193
摘要 ( 6216 )   HTML ( 474 )   PDF (1195KB)( 4671 )

世界气候研究计划(WCRP)发起了新一轮的国际耦合模式比较计划(CMIP6),目的是回答当前气候变化领域面临的新的科学问题,为实现WCRP“大挑战”计划所确立的科学目标提供数据支撑。文中回顾了CMIP的发展历程,介绍了CMIP6的组织思路,阐述了CMIP6核心试验及23个模式比较子计划(MIPs)的科学关注点,总结了参与CMIP6的全球模式概况以及中国的贡献。最后,从继承性和创新性等角度对CMIP6进行了评述,指出了CMIP6组织和实施中存在的问题,并对CMIP未来的发展进行了展望。

CMIP6二氧化碳移除模式比较计划(CDRMIP)概况与评述
纪多颖,张倩,骆祉丞,陈扬馨
气候变化研究进展. 2019, (5): 457-464.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.088
摘要 ( 688 )   HTML ( 29 )   PDF (899KB)( 718 )

地球工程是指通过人工方法在大规模尺度上干预气候系统,使地球气候降温的一种手段。CO2移除是地球工程的主要途径之一。文中概述了CO2移除地球工程的科学背景、各种CO2移除方法的利弊、大尺度应用CO2移除方法可能产生的气候效应和风险,以及CO2移除方案在未来气候情景研究中的现状。在第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)框架下开展的CO2移除模式比较计划(CDRMIP),为深入研究CO2移除地球工程减缓气候变化的效能和气候系统对其的响应提供了统一试验方案和平台。CDRMIP的开展,对地球工程和气候变化研究具有重要的促进作用。

CMIP6云反馈模式比较计划(CFMIP)概况与评述
李立娟,郭准
气候变化研究进展. 2019, (5): 465-468.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.083
摘要 ( 561 )   HTML ( 27 )   PDF (1581KB)( 670 )

世界气候研究计划(WCRP)于2003年支持开展云反馈模式比较计划(CFMIP)。目前已经开展到第三阶段(CFMIP-3)。相比前两阶段的试验,CFMIP-3试验设计更加丰富、具体,除增加CMIP6 DECK和Historical试验的观测模拟器(COSP)输出外,还围绕着回答7个云反馈相关的科学问题,设计了Tier-1(必做)和Tier-2(可选)两类试验。CFMIP将气候模拟、观测研究和过程模拟等几个研究方向更紧密地联系在一起,并为理解和模拟云及其辐射反馈的气候贡献提供更深刻的认识和分析手段。

CMIP6检测归因模式比较计划(DAMIP)概况与评述
钱诚,张文霞
气候变化研究进展. 2019, (5): 469-475.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.071
摘要 ( 983 )   HTML ( 56 )   PDF (741KB)( 1080 )

气候变化的检测归因是历次IPCC评估报告的重要组成部分。检测归因的目标是检测并量化由外强迫引起的变化,识别人为和自然强迫对气候变化的相对贡献。有助于全面评估气候系统是如何受人类活动影响的,所得结论对未来气候变化预估的信度而言至关重要。检测归因模式比较计划(DAMIP)是第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的一个子计划,共包含3个级别、多达14组不同强迫驱动下的试验。文中概述其科学背景、试验设计、参与模式情况,并评述该计划的意义、期待的产出以及中国的机遇和贡献,以期使读者迅速了解相关要点和进展,为利用这些模式模拟试验数据开展检测归因研究提供必要的参考。

CMIP6年代际气候预测计划(DCPP)概况与评述
吴波,辛晓歌
气候变化研究进展. 2019, (5): 476-480.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.089
摘要 ( 1116 )   HTML ( 51 )   PDF (715KB)( 1323 )

年代际气候预测计划(DCPP)是第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的子计划之一,其目标是利用多模式开展气候系统年代际预测、可预测性和变率机制研究。DCPP设计了3组试验,即年代际回报试验、预报试验以及理解年代际变率机制和可预测性的敏感性试验。目前有21个模式拟参与DCPP计划,其中包括5个来自中国的模式。DCPP将推动解决气候系统从年际到年代际尺度预测相关的多项科学问题,评估当前气候预测系统预报技巧,挖掘潜在可预报性,研究长时间尺度气候变率形成机制,提供对科学和社会有用的预测产品。

CMIP6通量距平强迫模式比较计划(FAFMIP)概况与评述
王雅琦,刘海龙,靳江波,林鹏飞,马金峰,李逸文,于子棚,杨茜,孙志阔,丁梦蓉,孟瑶
气候变化研究进展. 2019, (5): 481-486.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.081
摘要 ( 505 )   HTML ( 18 )   PDF (683KB)( 496 )

通量距平强迫模式比较计划(FAFMIP)是第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的子计划之一。FAFMIP共设计了5组试验,利用CMIP6中的大气-海洋耦合环流模式(AOGCM)对海表施加动量通量、热通量和淡水通量扰动,旨在研究在CO2强迫下模式模拟的海洋热吸收,由热膨胀引起的全球平均海平面上升,及由海洋密度和环流导致的动力海平面变化等方面的不确定性。

CMIP6地球工程模式比较计划(GeoMIP)概况与评述
曹龙
气候变化研究进展. 2019, (5): 487-492.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.195
摘要 ( 709 )   HTML ( 43 )   PDF (636KB)( 580 )

太阳辐射管理地球工程是应对气候变化的备用措施。地球工程模式比较计划(GeoMIP)是第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的重要组成部分。GeoMIP设计了一系列理想化地球工程试验,包括直接减少太阳辐射强度、向平流层注入硫酸盐气溶胶、向海表上空云层注入气溶胶凝结核、增加海水反照率等。在GeoMIP的统一模拟框架下开展地球工程模拟试验,进一步揭示了不同地球工程措施对全球气候的影响和作用机理,从而帮助我们更好地认知气候系统对地球工程的响应过程。更多的中国气候模式参加GeoMIP将提升我国在地球工程研究和国际气候谈判中的国际影响力和话语权。

全球季风模式比较计划(GMMIP)概述
周天军,陈晓龙,何编,吴波,张丽霞
气候变化研究进展. 2019, (5): 493-497.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.132
摘要 ( 966 )   HTML ( 44 )   PDF (1208KB)( 665 )

全球季风模式比较计划(GMMIP)是第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的重要组成部分。文中首先介绍了GMMIP发起的科学背景,指出发起GMMIP的必要性和历史机遇。进一步扼要描述了GMMIP试验设计的总体思路和方案、试验的用途以及与CMIP6其他模式比较子计划的相关性。最后对GMMIP的科学意义进行了评述,指出其在提升和扩大中国季风模拟和研究领域国际影响力方面的重要作用。

CMIP6高分辨率模式比较计划(HighResMIP)概况与评述
王磊,包庆,何编
气候变化研究进展. 2019, (5): 498-502.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.077
摘要 ( 1380 )   HTML ( 82 )   PDF (780KB)( 1361 )

高分辨率模式比较计划(HighResMIP)是第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的新增计划,旨在研究水平分辨率提高后对气候模式模拟性能的改进,并借助多模式集合的方法降低模拟的不确定性。中国有5个模式团队在CMIP6 GitHub上注册参加HighResMIP。文中对HighResMIP的科学背景、试验设计和参与模式等方面进行了简要介绍,为需要了解该计划的科研人员提供参考。

CMIP6海洋模式比较计划(OMIP)概况与评述
于子棚,林鹏飞,刘海龙,李逸文,王雅琦,孙志阔,杨茜,马金峰,靳江波,丁梦蓉,孟瑶
气候变化研究进展. 2019, (5): 503-509.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.086
摘要 ( 1246 )   HTML ( 38 )   PDF (887KB)( 700 )

海洋模式比较计划(OMIP)是第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中的一个支撑子计划。OMIP致力于CMIP6中模式系统偏差来源及其影响这样一个重要科学问题。同时,OMIP也将在区域海平面变化和近期气候(未来10~30 a)或者年代际气候预测的相关科学问题上有重要贡献,这些问题被世界气候研究计划(WCRP)列为气候科学领域巨大挑战的科学问题。OMIP采用统一的大气外强迫数据集和通量计算方案,进行全球海洋-海冰耦合试验、示踪物试验以及生物地球化学循环试验。同时,OMIP提供了一套针对海洋变量的详细的诊断框架,这个框架既可以评估和改进模式模拟,也可以用于理解海洋-海冰过程在整个气候系统中的作用。

第四次国际古气候模拟比较计划(PMIP4)概况与评述
郑伟鹏,满文敏,孙咏,栾贻花
气候变化研究进展. 2019, (5): 510-518.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.085
摘要 ( 806 )   HTML ( 19 )   PDF (1215KB)( 1000 )

古气候模拟比较计划(PMIP)是古气候数值模拟领域一项重大的国际合作研究计划,其主旨是为古气候模拟和模拟结果评估提供一个协调机制,理解过去气候变化的物理机制和气候反馈的重要作用,为未来气候预估提供科学依据。同时,通过对比分析验证模式的模拟性能,探索其不确定性,促进耦合气候系统模式的发展。PMIP目前进行到第四阶段(PMIP4)。PMIP4进一步加强了与第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的协作,选取了5组共同关注的PMIP4-CMIP6古气候模拟试验(中全新世、末次盛冰期、过去千年、末次间冰期和上新世暖期),考察气候系统对不同气候背景的综合响应。除此以外,PMIP4还设计了众多敏感性试验研究不同外强迫因子的影响。PMIP4模拟试验不仅为古气候研究提供大量的模拟数据,还将服务于CMIP6及其他众多模式比较计划。

CMIP6情景模式比较计划(ScenarioMIP)概况与评述
张丽霞,陈晓龙,辛晓歌
气候变化研究进展. 2019, (5): 519-525.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.082
摘要 ( 4912 )   HTML ( 301 )   PDF (1347KB)( 3483 )

情景模式比较计划(ScenarioMIP)是第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)最重要的子计划之一。该子计划基于不同共享社会经济路径可能发生的能源结构所产生的人为排放及土地利用变化,设计了一系列新的情景预估试验,为未来气候变化机理研究以及气候变化减缓和适应研究提供关键的数据支持。文中将重点介绍ScenarioMIP的试验设计及模式参与情况,并对其应用前景加以讨论和展望。

CMIP6火山强迫的气候响应模拟比较计划(VolMIP)概况与评述
满文敏,左萌
气候变化研究进展. 2019, (5): 526-532.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.087
摘要 ( 406 )   HTML ( 12 )   PDF (841KB)( 492 )

为揭示造成火山强迫气候响应模拟不确定性的原因,第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)设立了火山强迫的气候响应模拟比较计划(VolMIP)。该计划由基于历史火山爆发的理想火山扰动试验组成,包括三组主要的试验:第一组关注短期(季节至年际)大气动力响应;第二组关注海气耦合系统的长期(年际至年代际)响应;第三组关注气候系统对火山群的响应。VolMIP旨在通过给定相同的辐射强迫并进行多成员集合模拟,揭示模式对外强迫响应的不确定性,通过设定不同的背景气候态,阐明内部变率和外强迫对气候响应的相对贡献。

BCC模式及其开展的CMIP6试验介绍
辛晓歌,吴统文,张洁,张芳,李伟平,张艳武,路屹雄,房永杰,颉卫华,张莉,董敏,史学丽,李江龙,储敏,刘茜霞,颜京辉
气候变化研究进展. 2019, (5): 533-539.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.039
摘要 ( 3422 )   HTML ( 135 )   PDF (1478KB)( 3221 )

世界气候研究计划(WCRP)正在组织实施第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6),国家气候中心作为参与单位之一,通过近几年的模式研发,推出3个最新模式版本参与该计划,包括含有气溶胶化学模块的地球系统模式BCC-ESM1.0、中等分辨率气候模式BCC-CSM2-MR和高分辨率气候模式BCC-CSM2-HR。除了CMIP6中的气候诊断、评估和描述试验(DECK)和历史气候模拟试验(Historical),这3个模式共将参与CMIP6中的10个模式比较子计划。文中主要介绍这3个模式的基本情况以及所开展的CMIP试验,并对BCC-CSM2-MR模式的Historical试验结果进行简要评估,为试验数据使用者提供参考。

CAMS-CSM模式及其参与CMIP6的方案
容新尧,李建,陈昊明,辛羽飞,苏京志,华莉娟,张正秋
气候变化研究进展. 2019, (5): 540-544.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.186
摘要 ( 898 )   HTML ( 43 )   PDF (977KB)( 736 )

世界气候研究计划(WCRP)组织开展的耦合模式比较计划已实施到第六阶段(CMIP6),中国气象科学研究院发展的气候系统模式CAMS-CSM是注册参加CMIP6的模式之一。除CMIP6要求的气候诊断、评估和描述试验(DECK)以及历史气候模拟试验(Historical)外,CAMS-CSM还计划参加情景模式比较计划(ScenarioMIP)、云反馈模式比较计划(CFMIP)、全球季风模式比较计划(GMMIP)和高分辨率模式比较计划(HighResMIP)这4个模式比较子计划(MIPs)。文中通过介绍CAMS-CSM的基本情况和模拟性能,以及计划参加的CMIP6试验及MIPs,为模式试验数据使用者提供参考。

清华大学CIESM模式及其参与CMIP6的方案
林岩銮,黄小猛,梁逸爽,秦怡,徐世明,黄文誉,徐芳华,刘利,王勇,彭怡然,王兰宁,薛巍,付昊桓,张广俊,王斌,李锐喆,张诚,卢麾,阳坤,罗勇,白玉琪,宋振亚,王敏琦,赵文婕,张峰,徐敬蘅,赵曦,陆春松,骆亦其,陈奕兆,胡勇,唐强,陈德训,杨广文,宫鹏
气候变化研究进展. 2019, (5): 545-550.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.166
摘要 ( 1516 )   HTML ( 52 )   PDF (4078KB)( 970 )

世界气候研究计划(WCRP)组织实施第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6),清华大学联合国内多家单位,通过多年的模式研发,完成联合地球系统模式(CIESM),除了CMIP6的气候诊断、评估和描述试验(DECK)和历史气候模拟试验(Historical),模式拟参与6个CMIP6子计划。通过介绍该模式的基本情况及其参与的试验子计划,为今后模式试验数据使用者提供参考。

FGOALS-g模式及其参与CMIP6的方案
唐彦丽,俞永强,李立娟,董理,谢瑾博,林鹏飞,普业,王斌,王妍,贾炳浩,秦佩华,宋米荣,谢正辉
气候变化研究进展. 2019, (5): 551-557.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.042
摘要 ( 1083 )   HTML ( 57 )   PDF (1236KB)( 637 )

为参加第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)和进一步提高模式的模拟能力,大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)模式团队发展了新一代的格点大气版本的FGOALS-g耦合模式。新版本模式在大气分辨率、海洋网格,以及各分量模式的物理过程等方面都有一定的改进,并正在参与CMIP6最核心的试验以及多个CMIP6模式比较子计划试验。给定CMIP6外强迫,模式在工业革命前参照试验(piControl)和大气模式比较计划(AMIP)试验中模拟的初步结果都比较合理。

FIO-ESM v2.0模式及其参与CMIP6的方案
宋振亚,鲍颖,乔方利
气候变化研究进展. 2019, (5): 558-565.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.033
摘要 ( 1049 )   HTML ( 39 )   PDF (4164KB)( 753 )

目前,世界气候研究计划(WCRP)组织的国际耦合模式比较计划(CMIP)已经进入到第六阶段(CMIP6),CMIP6试验的开展也已成为国内外地球系统模式工作组的首要工作之一。自然资源部第一海洋研究所地球系统模式FIO-ESM是以耦合自主开发的海浪模式为特色的地球系统模式。在参与CMIP5的FIO-ESM v1.0的基础上,通过升级分量模式、改进海气通量相关物理过程和提高分辨率等,FIO-ESM v2.0现已完成研发,正在开展CMIP6科学计划的相关试验。文中围绕FIO-ESM v2.0的特色和计划参与CMIP6的情况,介绍了FIO-ESM v2.0的模式框架、包含的特色物理过程以及拟参加的CMIP6科学计划情况,以方便气候研究领域的科学家了解和使用。

NUIST-ESM模式及其参与CMIP6的方案
曹剑,马利斌,李娟,王斌,王波
气候变化研究进展. 2019, (5): 566-570.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.064
摘要 ( 791 )   HTML ( 31 )   PDF (674KB)( 615 )

近几年来,南京信息工程大学(NUIST)地球系统模拟中心致力于地球系统模式研发。最新发展的第三版本南京信息工程大学地球系统模式(NUIST-ESM v3)在原有的基础上改进了边界层方案与对流参数化方案,调整了模式中云物理过程,改进了耦合物理过程和海冰反照率等过程。此版本作为参加第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的模式之一,注册了气候诊断、评估和描述试验(DECK)和历史气候模拟试验(Historical)以及ScenarioMIP、DAMIP、GMMIP、DCPP、PMIP、VolMIP和GeoMIP等7个比较子计划试验。目前DECK和Historical试验都已经完成,正将数据提交到ESGF数据发布平台。CMIP6模式比较子计划也将陆续完成并将发布数据,以供国内外学者下载使用。

人物春秋
忆气候变化研究点滴往事
赵宗慈
气候变化研究进展. 2019, (5): 571-574.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2019.038
摘要 ( 388 )   HTML ( 31 )   PDF (527KB)( 399 )
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