引 言
国际耦合模式比较计划（CMIP),其基础和雏形为大气模式比较计划（AMIP）（1989—1994年),由世界气候研究计划（WCRP）耦合模拟工作组（WGCM）于1995年发起和组织,其最初目的是对当时数量有限的全球耦合气候模式的性能进行比较。但此后,全球海气耦合模式进入了快速发展阶段,全球各大气候模拟中心相继发布大量的大气和海洋模拟数据,科学界迫切需要有专门的组织来对这些模拟结果进行系统的分析。为适应这一需求,CMIP逐渐发展成为以“推动模式发展和增进对地球气候系统的科学理解”为目标的庞大计划。为了实现其宏伟目标,CMIP在设计气候模式试验标准、制定共享数据格式、制定向全球科学界共享气候模拟数据的机制等方面开展了卓有成效的工作。迄今为止,WGCM先后组织了6次模式比较计划（CMIP1—6)。
目前,CMIP6正在进行中[3,4,5,6]。来自全球的气候学家将共享、分析和比较来自最新的全球气候模式的模拟结果。这些模式数据将支撑未来5~10 a的全球气候研究,基于这些数据的分析结果将构成未来气候评估和气候谈判的基础。CMIP6是CMIP计划实施20多年来参与的模式数量最多、设计的科学试验最为完善、所提供的模拟数据最为庞大的一次。机遇与挑战并存,对于CMIP6的数据用户来说,如何从众多的试验数据中选择适合自己研究需要的部分,成为一个迫切需要解决的问题。本文的目的,是基于CMIP6的相关文献以及第一作者参与的CMIP6组织和设计的系列会议的材料,梳理CMIP6的组织思路,扼要介绍CMIP6核心试验及其23个模式比较子计划（MIPs）的科学关注点,为我国学者有的放矢选择使用CMIP6数据提供基础参考。最后,在评述CMIP6的组织特点基础上对未来发展进行展望。
1 CMIP6的科学关注点和组织概况
组织CMIP6的科学背景是WCRP的“大挑战”计划。WCRP实施大挑战计划的目的,是寄希望于通过国际合作来打破当前阻碍气候科学进步的关键壁垒,从而为决策者提供“可操作的信息”（actionable information)。为此,WCRP通过研讨凝练出七大迫切需要解决的、并有望在未来5~10 a取得显著进步的科学问题,包括冰冻圈消融及其全球影响,云、环流和气候敏感度,气候系统的碳反馈,极端天气和气候事件,粮食生产用水,区域海平面升高及其海岸带影响,面向未来几年到10~20 a的近期气候预测[7]。
围绕着大挑战计划所关注的当前亟待解决的科学问题,CMIP6在数值模拟科学试验的设计上,着重于回答以下三大科学问题：(1)地球系统如何响应外强迫;(2)造成当前气候模式存在系统性偏差的原因及其影响;(3)如何在受内部气候变率、可预报性和情景不确定性影响的情况下对未来气候变化进行评估。针对上述问题的科学认识水平的提高,将直接推动WCRP“大挑战”计划目标的实现。因此,“必须有助于回答三大科学问题”这一原则被贯穿在CMIP6核心科学试验的设计以及23个MIPs的试验设计等环节[3]。
关于CMIP6的组织框架,WGCM设立了两个工作小组：一是CMIP工作组（CMIP Panel),直接负责CMIP的组织协调工作;二是WGCM基础设施工作组（Infrastructure Panel),负责制定模式数据共享政策和技术标准。CMIP6的设计历时多年：在CMIP5执行中后期即开始酝酿新一轮的CMIP,2013年8月在美国Aspen召开了第一次会议,对CMIP5实施情况进行了评估并提出了CMIP6需要重点回答的科学问题[8];在此基础上,2014年提出了CMIP6设计草案[9],并于当年9月之前在全球范围征求意见;此后在当年10月的WGCM第18次年会上CMIP6被正式批准。在随后的2年中,先后有23个MIPs作为CMIP6的组成部分被陆续批准。为集中介绍CMIP6的组织情况,CMIP工作组在Geoscientific Model Development期刊上组织了CMIP6专辑,专辑由39篇文章组成,在2015—2019年间陆续发表,集中介绍了CMIP6的总体设计、MIPs概况,以及有关强迫场资料和数据共享技术标准。按照最初的计划,CMIP6数据应该在2018年初开始正式通过地球系统网格联盟（Earth System Grid Federation,ESGF）面向国际科学界提供。但是,目前的实际进展情况大约滞后计划1.5~2 a。
2 CMIP6的试验设计
2.1 CMIP6试验设计的总体框架
如图1所示,CMIP6的试验设计包括三个层次。
图1
图1
CMIP6试验设计示意图
注：第二环外边黑色文字（标准化、协调、架构、文档）代表CMIP核心（DECK）试验和CMIP6历史模拟的标准功能;第三环用不同颜色字体列出了CMIP6子计划解决的三大科学主题（即系统偏差、强迫响应、变率可预测性和未来情景);最外层为各MIPs的主题及其与三大科学主题的对应关系。
Fig. 1
Schematic of the CMIP6 experiment design
首先,最为核心的试验被称作DECK试验,DECK的含义是气候诊断、评估和描述（Diagnostic, Evaluation and Characterization of Klima;Klima为Climate的希腊语)。DECK试验是CMIP计划的“准入证”,任何气候模式只要完成DECK试验并把数据国际共享,即可称参加了CMIP计划。
其次,第二级试验是历史气候模拟试验（Historical),它是CMIP6的“准入证”,任何气候模式只要完成了该试验并把数据国际共享,即可称参加了CMIP6计划。
第三,环绕上述两级核心试验,在最外层是CMIP6批准的MIPs,总计有23个,其中19个MIPs计划有自己专门设计的数值试验。MIPs试验的设计是CMIP6的一大特色,充分体现了科学问题驱动下的民主设计原则,任何组织和个人都可以针对特定的科学问题提出专门的模式比较计划和试验设计,其建议只要合乎CMIP委员会制定的10条标准要求即可被批准[3]。
2.2 DECK试验和Historical试验
DECK包含了4组基准试验,分别是AMIP试验、工业革命前参照试验（piControl)、4倍CO2突增试验（abrupt-4xCO2)、CO2浓度每年增加1%的强迫试验（1pctCO2）。
AMIP试验利用1979年以来的观测海温和海冰作为边界条件来驱动大气环流模式。piControl试验是把外强迫（温室气体、太阳辐射、气溶胶、土地利用等）维持在1850年的水平下驱动全球耦合模式进行500 a以上的长期积分。这两组试验是评估大气模式和耦合模式性能的基础,也是其他CMIP6试验的基准。
其他两组DECK试验是从piControl试验的某个时间点开始启动,在理想二氧化碳强迫下的气候变化敏感性试验。通过与piControl比较,abrupt-4xCO2试验用来研究二氧化碳的辐射强迫以及估算平衡态气候敏感度;而1pctCO2试验则用来估计在海洋热吸收下的瞬态气候响应,若利用含有碳循环的地球系统模式来完成该组试验,则可以估算累计碳排放的瞬态气候响应。
DECK试验中驱动模式的外强迫场在历次CMIP计划中都有很好的一致性,因此模拟结果彼此间的可比性很强,可以用来跟踪模式的改进过程。
Historical试验也从piControl试验的某个时间点启动,在基于观测的、随时间变化的各种外强迫驱动下进行1850年以来的历史气候模拟。该试验用来评估模式对气候变化的模拟能力,包括气候变率的大小和百年尺度的趋势,还被用来分析气候模式的辐射强迫和敏感性与观测记录的一致性;同时,它与piControl试验一道是进行气候变化检测归因的参考基准试验。
2.3 CMIP6批准的23个MIPs
除了DECK和Historical试验这些CMIP6必做的试验之外,针对一些全球性的科学热点和焦点问题,CMIP6还批准了23个由世界各国专家自行组织和设计的模式比较子计划（CMIP6-endorsed MIPs,见表1）①,其中需要利用全球模式完成额外数值试验的有19个,其各自关注的科学问题概述如下。
(1)气溶胶和化学模式比较计划（Aerosols and Chemistry Model Intercomparison Project,AerChemMIP)：由英国雷丁大学William Collins、美国国家大气研究中心Jean-Francois Lamarque和挪威气象局Michael Schulz共同发起[10]。主要科学目标为：(i)诊断对流层气溶胶、对流层臭氧前体物、化学反应温室气体的强迫和反馈;(ii)记录和理解大气化学组分的过去和未来变化;(iii)估计全球和区域气候对这些变化的响应。参加该计划的模式组数为13。
(2)耦合气候碳循环比较计划（Coupled Climate Carbon Cycle Model Intercomparison Project,C4MIP)：由英国气象局Chris D. Jones、加拿大气候模拟和分析中心Vivek Arora和英国埃克塞特大学Pierre Friedlingstein共同发起[11]。主要科学目标为理解和量化全球碳循环未来百年尺度的变化及其对气候系统的反馈,建立二氧化碳排放和气候变化的联系。参加该计划的模式组数为19。
(3)二氧化碳移除模式比较计划（The Carbon Dioxide Removal Model Intercomparison Project,CDRMIP)：由德国亥姆霍兹海洋研究中心David P. Keller、澳大利亚联邦工业与科学研究院Andrew Lenton、英国爱丁堡大学Vivian Scott等共同发起[12]。主要科学目标为：(i)二氧化碳移除能够在多大程度上帮助缓解甚至逆转气候变化;(ii)直接空气捕获、植树造林以及海洋碱化等二氧化碳移除方案的有效性、风险和收益;(iii)如何在地球系统模式框架内和综合评估模型的气候情景研究中更加恰当地考虑二氧化碳移除。参加该计划的模式组数为12。
(4)云反馈模式比较计划（Cloud Feedback Model Intercomparison Project,CFMIP)：由美国国家宇航局戈德空间研究所George Tselioudis和日本大气海洋研究所Masahiro Watanabe共同发起[13]。主要科学目标为：(i)改进对云-气候反馈机制的理解;(ii)对气候模式里云和云反馈更好地评估,改进对云反馈的估计;(iii)改进对环流、区域尺度降水和非线性变化的理解。参加该计划的模式组数为19。
(5)检测归因模式比较计划（Detection and Attribution Model Intercomparison Project,DAMIP)：由加拿大气候模拟和分析中心Nathan P. Gillett、日本国家环境研究所Hideo Shiogama、西班牙天体物理研究所Bernd Funke等共同发起[14]。主要科学目标是：(i)促进更好地估计观测到的全球变暖以及全球和区域尺度其他气候变量的变化中人为和自然强迫变化所做的贡献;(ii)促进估计历史排放已经改变和正在改变当前的气候风险;(iii)促进更好地进行观测约束（Emergent Constrain）下的未来气候变化预估。参加该计划的模式组数为14。
(6)年代际气候预测计划（Decadal Climate Prediction Project,DCPP)：由加拿大气候模拟和分析中心George J. Boer和英国气象局Douglas M. Smith共同发起[15]。主要科学目标为通过一系列回报和有针对性的试验,预测和理解10 a至更长时间尺度外强迫影响的气候变化及内部变率,理解其物理过程,并持续获得有技巧的年代际预测。参加该计划的模式组数为19。
(7)通量距平强迫模式比较计划（Flux-Anomaly-Forced Model Intercomparison Project,FAFMIP)：由英国雷丁大学Jonathan M. Gregory、德国汉堡大学Detlef Stammer、美国大气海洋局地球流体动力学实验室Stephen M. Griffies等共同发起[16]。主要科学目标为解释模式对二氧化碳增加强迫下海洋气候变化预估不确定性,尤其是涉及海平面高度、海洋热吸收和热膨胀的空间和量级差异。参加该计划的模式组数为10。
(8)地球工程模式比较计划（Geoengineering Model Intercomparison Project,GeoMIP)：由美国太平洋西北国家实验室Ben Kravitz和美国罗格斯大学Alan Robock共同发起[17]。主要科学目标为评估气候系统（包括极端事件）对“改变辐射”的地球工程方案的响应,并评估其功效、益处和副作用。参加该计划的模式组数为10。
(9)全球季风模式比较计划（Global Monsoons Model Intercomparison Project,GMMIP)：由中国科学院大气物理研究所周天军、英国雷丁大学Andrew G. Turner和美国乔治梅森大学James L. Kinter共同发起[18]。其科学目标是:(i)深入理解全球季风系统变化的物理机制,提高全球季风的模拟能力;(ii)揭示自然变率和人为强迫对全球季风变化的贡献。重点关注三方面的科学问题：(i)内部变率和外强迫对全球季风的相对贡献;(ii)海气相互作用对全球季风内部变率和可预报性的贡献;(iii)分辨率、动力过程和物理参数化对全球季风降水和变率的影响。参加该计划的模式组数为21。
(10)高分辨率模式比较计划（High-Resolution Model Intercomparison Project,HighResMIP)：由荷兰皇家气象局Reindert J. Haarsma和英国气象局Malcolm J. Roberts共同发起[19]。主要科学目标为利用物理气候系统模式,在一定的气溶胶强迫下,考察全球天气分辨率尺度（25 km或更细）模式对重要气候过程模拟的改进及其模式间的一致性。参加该计划的模式组数为15。
(11)冰盖模式比较计划（Ice Sheet Model Intercomparison Project for CMIP6,ISMIP6)：由美国宇航局戈德空间飞行中心Sophie Nowicki、加州理工大学空气推进实验室Eric Larour和英国布里斯托大学Tony Payne共同发起[20]。主要科学目标为改进与格陵兰和南极冰盖减少有关的海平面升高的预估可信度。参加该计划的模式组数为11。
(12)陆面、雪和土壤湿度模式比较计划（Land Surface, Snow and Soil Moisture,LS3MIP)：由荷兰皇家气象局Bart van den Hurk、苏黎世理工大学Sonia Seneviratne、法国科学院Gerhard Krinner等共同发起[21]。其主要科学目标为通过陆面模块试验,综合评估陆面、雪、土壤湿度与气候的反馈,诊断当前地球系统模式陆面模块系统性偏差。参加该计划的模式组数为13。
(13)土地利用模式比较计划（Land-Use Model Intercomparison Project,LUMIP)：由美国马里兰大学George Hurtt和美国国家大气研究中心David M. Lawrence共同发起[22]。主要科学目标为量化土地利用对过去和未来气候及生物地球化学循环的影响,并评估改变土地管理机制对减缓气候变化的潜力。参加该计划的模式组数为13。
(14)海洋模式比较计划（Ocean Model Intercomparison Project,OMIP)：由美国国家大气研究中心Gokhan Danabasoglu、美国大气海洋局地球流体动力学实验室Stephen Griffies和法国皮埃尔·西蒙·拉普拉斯研究所James Or共同发起[23]。其主要科学目标为利用相同大气数据集驱动海洋/海冰/示踪物/生物地球化学模式,评估、理解和改进海洋、海冰和生物地球化学过程。参加该计划的模式组数为21。
(15)极地放大模式比较计划（Polar Amplification Model Intercomparison Project,PAMIP)：由英国气象局Doug Smith、英国埃克塞特大学James Screen和美国国家大气研究中心Clara Deser发起[24]。主要科学目标为：(i)确定局地海冰与非局地海温变化对北极放大现象的相对贡献;(ii)评估全球气候系统对北极和南极海冰变化的响应。参加该计划的模式组数为10个。
(16)古气候模拟比较计划（Palaeoclimate Modelling Intercomparison Project,PMIP)：由法国皮埃尔·西蒙·拉普拉斯研究所Pascale Braconnot、英国雷丁大学Sandy P. Harrison共同发起[25]。其主要科学目标为：(i)分析对过去（近期变率之外）气候强迫和主要反馈的响应;(ii)检验用于未来气候预估气候模式的可靠性。参加该计划的模式组数为14。
(17)辐射强迫模式比较计划（Radiative Forcing Model Intercomparison Project,RFMIP)：由美国科罗拉多大学Robert Pincus、英国利兹大学Piers M. Forster和德国马普气象研究所Bjorn Stevens共同发起[26]。主要科学目标是：(i)描述CMIP6模式历史模拟和4倍二氧化碳强迫下全球和区域有效辐射强迫;(ii)评估晴空辐射传输参数化绝对准确性;(iii)确定历史时期气溶胶辐射强迫的影响。参加该计划的模式组数为11。
(18)情景模式比较计划（Scenario Model Intercomparison Project,ScenarioMIP)：由美国大气研究中心Brian C. O’ Neill和Claudia Tebaldi、荷兰环境评估局Detlef P. van Vuuren共同发起[27]。主要科学目标为：(i)便于不同领域的综合研究,更好地理解不同情景对气候系统物理过程的影响以及气候变化对社会的影响;(ii)与其他模式比较计划合作,开展特定强迫的影响研究;(iii)基于多模式集合和“观测约束”量化预估不确定性。参加该计划的模式组数为23。
(19)火山强迫的气候响应模拟比较计划（Model Intercomparison Project on the climatic response to Volcanic forcing,VolMIP)：由意大利威尼斯大学 、法国皮埃尔·西蒙·拉普拉斯研究所Myriam Khodri和德国马普气象研究所Claudia Timmreck共同发起[28]。其科学目标为：(i)评估当前耦合气候模式对强火山的响应;(ii)确定物理过程的处理差异对火山强迫响应差异的原因。参加该计划的模式组数为11。
另外,CMIP委员会还批准了如下4个侧重数据诊断的比较计划,这些计划并不要求全球模式再做额外的试验,仅需要全球模式提供额外的变量输出。
(1)协同区域气候降尺度试验（Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment,CORDEX)：由意大利理论物理研究所Filippo Giorgi和美国爱荷华州立大学William J. Gutowski Jr.共同发起[29]。主要科学目标为通过对CMIP DECK、历史气候模拟和情景模式比较计划输出结果的统计和动力降尺度,组织并推动区域气候降尺度研究及其应用。参加该计划的模式组数为13。
(2)平流层和对流层的动力学和变率（Dynamics and Variability Model Intercomparison Project,DynVarMIP)：由纽约大学Edwin P. Gerber和德国马普气象研究所Elisa Manzini共同发起[30]。主要科学目标为聚焦平流层和对流层的双向反馈,确定、分析、评估模式偏差并理解环流变化的内在原因。参加该计划的模式组数为13。
(3)海冰模式比较计划（Sea Ice Model Intercomparison Project,SIMIP)：由德国马普气象研究所Dirk Notz和美国科罗拉多大学Alexandra Jahn共同发起[31]。主要科学目标为通过确定和分析一系列变量、描述海冰状态及大气和海洋强迫诊断量,理解海冰的作用及其对气候变化的响应。参加该计划的模式组数为17。
(4)脆弱性、影响和气候服务咨询（Vulnerability,Impacts,Adaptation and Climate Services Advisory Board,VIACS AB)：由美国宇航局戈德空间研究所Alex Ruane和德国气候服务中心Claas Teichmann共同发起[32]。主要科学目标为推动CMIP6气候模拟团队与脆弱性、影响和气候服务领域专家的双向对话,设计与社会相关的在线诊断量、评估指标和可视化系统。该计划属于CMIP6特别批准,参加该计划的模式组数为4。
最后需要指出的是,以上23个MIPs中,有的试验是以前的CMIP就已经存在的,例如PMIP和DCPP等计划的科学试验,但更多的是新设计的科学试验,例如GMMIP、HighResMIP、RFMIP和VolMIP等的试验设计,这些新增试验属于CMIP6提供的新资源,有助于我们探索新的科学问题。在CMIP6结束后,这些MIPs中很多有望被批准进入CMIP7。
3 参与CMIP6的气候模式概况和中国贡献
3.1 参与CMIP6的模式概况
随着全球范围内气候/地球系统模式研发队伍的不断壮大,参与CMIP6的模式数量较之以往也显著增多（表2)。据统计,参加CMIP1的模式有10个,CMIP2有18个,CMIP3有23个（CMIP4属于CMIP3和CMIP5之间的过渡计划故而影响较小),到了CMIP5有来自20个研究团队的40余个模式版本[33]。本次参与CMIP6的模式研发团队达到33个,较之CMIP5新增加了13家机构,分别是：德国2家,包括德国阿尔弗德·魏格纳研究所和德国空间中心大气物理研究所;中国5家,包括中国气象科学研究院、中国科学院地球系统模式团队、南京信息工程大学、清华大学、来自中国台湾的“中央研究院”环境变化研究中心;韩国2家,包括韩国气象局气象研究所和韩国首尔大学。此外,还有巴西的空间研究国立研究所、印度热带气象研究所气候变化研究中心、美国能源部和南非科学与工业研究院。上述33家机构注册参加CMIP6的模式版本也创纪录地达到了112个②。
表2 参与CMIP6的气候/地球系统模式研发单位及其国家（地区）
Table 2
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注：按研究单位英文缩写字母排序。
较之CMIP5模式,参与CMIP6模式的有两个特点：一是考虑的过程更为复杂,以包含碳氮循环过程的地球系统模式为主,许多模式实现了大气化学过程的双向耦合,包含了与冰盖和多年冻土的耦合作用;二是大气和海洋模式的分辨率明显提高,大气模式的最高水平分辨率达到了全球25 km。
3.2 中国的贡献
表3 中国参与CMIP6计划的地球/气候系统模式及其参与的比较计划
Table 3
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注：CMIP指DECK系列试验。
CMIP6的数值试验设计规模宏大,完成所有试验需要巨大的计算资源、存储资源和人力投入,因此,不同机构参与MIPs试验的策略选择有所不同,我国多数机构是结合自身研究需求和MIPs计划的国际影响力选择完成有限的数值试验（表3)。多数中低分辨率的模式都将完成ScenarioMIP和GMMIP的核心科学试验。这两个MIPs计划也是CMIP6中参与模式数量最多的前两个。
4 CMIP6评述
CMIP6良好地保持了与CMIP5的衔接,其DECK试验和Historical试验,是评估气候模式基本性能和开展气候变化检测归因等研究的基准试验,也是历次CMIP计划的核心试验,这次将其分别明确为CMIP的“准入证”和CMIP6的“准入证”,目的是为后续CMIP计划的组织画出一条清晰的历史传承脉络。由于驱动DECK试验的外强迫场20多年来在历次CMIP计划中基本保持一致,未来也不可能做明显改动,使得历次DECK试验的模拟结果彼此间具有可比性,故可以用来追踪几十年来模式性能的改进过程,这种比较对于模式研发工作是至关重要的。
CMIP6较之以往的另外一项重要创新,是关于MIPs的设计。以往CMIP科学试验的设计基本是由WGCM工作组成员来主导的,因此,存在其固有的缺陷,例如许多科学界关注的、需要通过数值试验来解决的科学问题,并不能借助CMIP的科学试验数据来回答。因此,在CMIP的框架之外,国际科学界还有许多由组织和个人发起的模式比较计划。根据2017年10月在英国Exeter召开的泛WCRP数值模拟会议统计,目前国际上有67个独立的与数值模拟有关的国际计划,其中38个涉及模式评估,19个关注气候预测,16个侧重模式发展,而这67个国际计划的数值试验许多都不是由从事模式研发的中心完成的。CMIP6批准了23项由科学家自己围绕所关注的科学问题提出的MIPs,这些MIPs得到了各大数值模拟中心的积极支持,因此,从组织上,CMIP6的试验设计充分体现了科学民主的原则。
23个MIPs的设计是国际上不同领域研究群体的智慧结晶,从中可以管窥当前气候变化研究领域关注的国际热点和前沿话题。在23个MIPs中,与气候变率、可预报性和预估有关的有7个,分别是土地利用LUMIP、地球工程GeoMIP和CDRMIP、年代际预测DCPP、情景预估ScenarioMIP、气候影响CORDEX和VIACS AB;与模式系统偏差和过程有关的有9个,分别是涉及云和环流的CFMIP和DynVarMIP,与区域现象有关的GMMIP和HighResMIP,与海洋、陆面和海冰有关的OMIP、FAFMIP、LS3MIP、SIMIP、ISMIP6;与辐射强迫和响应有关的有7个,分别是古气候的PMIP,刻画辐射强迫的RFMIP、DAMIP和VolMIP,关注强迫和反馈的PAMIP,关注化学过程的AerChemMIP和关注碳循环的C4MIP。从上述MIPs计划的领域分布可以看到,CMIP不单纯是一个模式研发和评估的国际合作平台,更为重要的是,它直接支撑了国际科学界关于气候变率和可预报性、气候预估、区域气候变化及其过程、气候变化检测归因等前沿科学问题的探索。在气候变率和变化问题研究上,国际科学界正在经历着从全球和区域变化机理和过程理解、人为影响检测和归因到未来预测预估的逐渐升级,而借助古今气候变化的对比,科学界开始发展有效的“约束技术”来减少气候预估的不确定性、提高预测预估的可靠性。以VIACS AB计划为代表,WCRP也正在推动气候研究成果对决策和服务的有效支撑,这一理念和“未来地球计划”推动的“做有用的科学”的理念相一致[7]。
在充分肯定CMIP6的积极作用的同时,围绕其组织工作我们也看到诸多不足。
首先,用于驱动历史气候变化模拟的强迫场（温室气体、人为气溶胶、土地利用资料,太阳辐照度和火山气溶胶资料）提供的时间严重滞后,使得当前的实际进展落后于原计划1.5~2 a,原因在于提供这些资料的研究组的研究工作有自身的进度安排,并不是专门为CMIP服务的。由于强迫场资料提供的滞后而影响到国际上30余个数值模拟中心的工作进展,其后果是支持IPCC第六次评估报告（AR6）编写的气候预估数据不能及时到位：到2019年8月底IPCC AR6第一工作组（WG1）第三次主要作者会议（LAM3）在法国召开时为止,只有27个模式提交了DECK试验数据,16个模式提交了极为重要的气候预估核心试验数据,这影响到关于气候预估的显著性检验和结果不确定性评估。在AR6 WG1第三次作者会议上,IPCC确定CMIP6模式数据被AR6采用的最终截止时间为2020年9月。将来CMIP科学试验的关键强迫数据应该由CMIP而不是一两个研究组来发布,这是CMIP工作组自己总结的教训之一。
第二,CMIP的组织工作需要耗费大量的人力和物力,随着CMIP产品的急剧增加,从强迫资料的构建到数值模拟数据的存储、模式自身的研发改进都需要巨额的资源投入,如何应对这种挑战,目前世界各国尚没有有效的方案。目前CMIP的组织方式本质是科学驱动,由CMIP提出科学试验的设计,世界上各大模拟中心自带资源完成有关数值试验并进行全球共享,故参与机构需要自筹经费和资源。CMIP的周期大致是5 a左右,基本和IPCC报告的编写周期一致,随着CMIP数值模拟试验量的快速增加,各大模拟中心普遍反映5 a的间隔时间太短,令各大模式研发中心疲于应付模拟试验、而专注于模式研发和改进的时间严重不足,这使得参与CMIP计划的许多模式在性能上从CMIP3到CMIP5、CMIP6提升不够显著。
第三,CMIP到底需要多少模式参加,如何保持CMIP模式的创新性,这是一个老话题,CMIP委员会也多次在有关国际会议上被质疑这一问题。理论上,从减少气候模拟和预估不确定性的角度,参与集合的独立气候模式数量越多,则来自模式自身的不确定性对预估结果的影响就越少。但在实际操作上,由于参与CMIP的模式原创性因不同模式而异,许多耦合模式系统彼此在大气模式、海洋模式、陆面和海冰模式等分量模式上都存在交叉,更多的模式在物理过程模块上存在同源现象,这就使得实际的独立模式样本数远低于注册的模式数量,简单的多模式集合难免会加大类似通用地球系统模式（CESM）这样的开源模式的权重。而以往的CMIP存在模式文献不清的情况,科学界无法从模式文献中区分各个模式的独立性和原创性,因而只能发展统计技术来区分其中的“模式家族”或者模式血统关联[35]。如何有效区分提交数据的模式独立性和同源性、合理采用加权等技术来进行多模式集合是历次IPCC报告编写时作者讨论的热点话题。CMIP6对于注册的模式有严格的文献描述要求,但是从实际执行情况来看效果并不理想,原因在于各大模式中心基本是以“志愿者”的身份参与CMIP,并没有从CMIP获取额外的资源,CMIP政策的执行度大打折扣。如何从政策上鼓励模式研发的原创性是CMIP面临的一个重要问题。
最后,CMIP乃至WGCM自身也存在一个与时俱进的改革问题。目前国际上与模式研发和数值模拟有关的学术组织有3个。其中两个在WCRP架构下：一个是WGCM,负责组织CMIP,重点关注的是年代际到百年尺度的气候变化;另一个是次季节到年代际预测工作组（WGSIP),关注的是次季节到几十年的气候预测。第3个是在世界天气研究计划（WWRP）架构下的数值试验工作组（WGNE),重点关注数值天气预报模式的研发,时间尺度涵盖天气到次季节。因此,3个工作组所关注的时间尺度实际存在交叉,所依赖的模式系统也存在交叉。未来这种交叉将进一步增强,例如CMIP6的比较计划HighResMIP已经涉及如何从数值天气预报的角度来检验气候模式的问题,而WGNE已经关注如何通过考虑海气耦合来提升数值预报的准确率。未来5~10 a,涵盖天气和气候的无缝隙预测有望得到蓬勃发展,这要求在模式的研发方面打破天气和气候的壁垒。国际科学界已经开始呼吁,既然WCRP和WWRP的共同资助方都是世界气象组织（WMO),因此,有必要从组织上打破WCRP和WWRP的界限,由二者联合来组织有关工作组而不是继续各自为政或者松散合作。
