世界氣候研究計劃（WCRP）發(fā)起了新一輪的國際耦合模式比較計劃（CMIP6),目的是回答當前氣候變化領(lǐng)域面臨的新的科學(xué)問(wèn)題,為實(shí)現WCRP“大挑戰”計劃所確立的科學(xué)目標提供數據支撐。文中回顧了CMIP的發(fā)展歷程,介紹了CMIP6的組織思路,闡述了CMIP6核心試驗及23個(gè)模式比較子計劃（MIPs）的科學(xué)關(guān)注點(diǎn),總結了參與CMIP6的全球模式概況以及中國的貢獻。最后,從繼承性和創(chuàng )新性等角度對CMIP6進(jìn)行了評述,指出了CMIP6組織和實(shí)施中存在的問(wèn)題,并對CMIP未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行了展望。
地球工程是指通過(guò)人工方法在大規模尺度上干預氣候系統,使地球氣候降溫的一種手段。CO2移除是地球工程的主要途徑之一。文中概述了CO2移除地球工程的科學(xué)背景、各種CO2移除方法的利弊、大尺度應用CO2移除方法可能產(chǎn)生的氣候效應和風(fēng)險,以及CO2移除方案在未來(lái)氣候情景研究中的現狀。在第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）框架下開(kāi)展的CO2移除模式比較計劃（CDRMIP),為深入研究CO2移除地球工程減緩氣候變化的效能和氣候系統對其的響應提供了統一試驗方案和平臺。CDRMIP的開(kāi)展,對地球工程和氣候變化研究具有重要的促進(jìn)作用。
世界氣候研究計劃(WCRP)于2003年支持開(kāi)展云反饋模式比較計劃（CFMIP)。目前已經(jīng)開(kāi)展到第三階段（CFMIP-3)。相比前兩階段的試驗,CFMIP-3試驗設計更加豐富、具體,除增加CMIP6 DECK和Historical試驗的觀(guān)測模擬器（COSP）輸出外,還圍繞著(zhù)回答7個(gè)云反饋相關(guān)的科學(xué)問(wèn)題,設計了Tier-1（必做）和Tier-2（可選）兩類(lèi)試驗。CFMIP將氣候模擬、觀(guān)測研究和過(guò)程模擬等幾個(gè)研究方向更緊密地聯(lián)系在一起,并為理解和模擬云及其輻射反饋的氣候貢獻提供更深刻的認識和分析手段。
氣候變化的檢測歸因是歷次IPCC評估報告的重要組成部分。檢測歸因的目標是檢測并量化由外強迫引起的變化,識別人為和自然強迫對氣候變化的相對貢獻。有助于全面評估氣候系統是如何受人類(lèi)活動(dòng)影響的,所得結論對未來(lái)氣候變化預估的信度而言至關(guān)重要。檢測歸因模式比較計劃(DAMIP)是第六次國際耦合模式比較計劃(CMIP6)的一個(gè)子計劃,共包含3個(gè)級別、多達14組不同強迫驅動(dòng)下的試驗。文中概述其科學(xué)背景、試驗設計、參與模式情況,并評述該計劃的意義、期待的產(chǎn)出以及中國的機遇和貢獻,以期使讀者迅速了解相關(guān)要點(diǎn)和進(jìn)展,為利用這些模式模擬試驗數據開(kāi)展檢測歸因研究提供必要的參考。
年代際氣候預測計劃（DCPP）是第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）的子計劃之一,其目標是利用多模式開(kāi)展氣候系統年代際預測、可預測性和變率機制研究。DCPP設計了3組試驗,即年代際回報試驗、預報試驗以及理解年代際變率機制和可預測性的敏感性試驗。目前有21個(gè)模式擬參與DCPP計劃,其中包括5個(gè)來(lái)自中國的模式。DCPP將推動(dòng)解決氣候系統從年際到年代際尺度預測相關(guān)的多項科學(xué)問(wèn)題,評估當前氣候預測系統預報技巧,挖掘潛在可預報性,研究長(cháng)時(shí)間尺度氣候變率形成機制,提供對科學(xué)和社會(huì )有用的預測產(chǎn)品。
通量距平強迫模式比較計劃（FAFMIP）是第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）的子計劃之一。FAFMIP共設計了5組試驗,利用CMIP6中的大氣-海洋耦合環(huán)流模式（AOGCM）對海表施加動(dòng)量通量、熱通量和淡水通量擾動(dòng),旨在研究在CO2強迫下模式模擬的海洋熱吸收,由熱膨脹引起的全球平均海平面上升,及由海洋密度和環(huán)流導致的動(dòng)力海平面變化等方面的不確定性。
太陽(yáng)輻射管理地球工程是應對氣候變化的備用措施。地球工程模式比較計劃（GeoMIP）是第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）的重要組成部分。GeoMIP設計了一系列理想化地球工程試驗,包括直接減少太陽(yáng)輻射強度、向平流層注入硫酸鹽氣溶膠、向海表上空云層注入氣溶膠凝結核、增加海水反照率等。在GeoMIP的統一模擬框架下開(kāi)展地球工程模擬試驗,進(jìn)一步揭示了不同地球工程措施對全球氣候的影響和作用機理,從而幫助我們更好地認知氣候系統對地球工程的響應過(guò)程。更多的中國氣候模式參加GeoMIP將提升我國在地球工程研究和國際氣候談判中的國際影響力和話(huà)語(yǔ)權。
全球季風(fēng)模式比較計劃（GMMIP）是第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）的重要組成部分。文中首先介紹了GMMIP發(fā)起的科學(xué)背景,指出發(fā)起GMMIP的必要性和歷史機遇。進(jìn)一步扼要描述了GMMIP試驗設計的總體思路和方案、試驗的用途以及與CMIP6其他模式比較子計劃的相關(guān)性。最后對GMMIP的科學(xué)意義進(jìn)行了評述,指出其在提升和擴大中國季風(fēng)模擬和研究領(lǐng)域國際影響力方面的重要作用。
高分辨率模式比較計劃(HighResMIP)是第六次國際耦合模式比較計劃(CMIP6)的新增計劃,旨在研究水平分辨率提高后對氣候模式模擬性能的改進(jìn),并借助多模式集合的方法降低模擬的不確定性。中國有5個(gè)模式團隊在CMIP6 GitHub上注冊參加HighResMIP。文中對HighResMIP的科學(xué)背景、試驗設計和參與模式等方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹,為需要了解該計劃的科研人員提供參考。
海洋模式比較計劃（OMIP）是第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）中的一個(gè)支撐子計劃。OMIP致力于CMIP6中模式系統偏差來(lái)源及其影響這樣一個(gè)重要科學(xué)問(wèn)題。同時(shí),OMIP也將在區域海平面變化和近期氣候（未來(lái)10~30 a）或者年代際氣候預測的相關(guān)科學(xué)問(wèn)題上有重要貢獻,這些問(wèn)題被世界氣候研究計劃（WCRP）列為氣候科學(xué)領(lǐng)域巨大挑戰的科學(xué)問(wèn)題。OMIP采用統一的大氣外強迫數據集和通量計算方案,進(jìn)行全球海洋-海冰耦合試驗、示蹤物試驗以及生物地球化學(xué)循環(huán)試驗。同時(shí),OMIP提供了一套針對海洋變量的詳細的診斷框架,這個(gè)框架既可以評估和改進(jìn)模式模擬,也可以用于理解海洋-海冰過(guò)程在整個(gè)氣候系統中的作用。
古氣候模擬比較計劃（PMIP）是古氣候數值模擬領(lǐng)域一項重大的國際合作研究計劃,其主旨是為古氣候模擬和模擬結果評估提供一個(gè)協(xié)調機制,理解過(guò)去氣候變化的物理機制和氣候反饋的重要作用,為未來(lái)氣候預估提供科學(xué)依據。同時(shí),通過(guò)對比分析驗證模式的模擬性能,探索其不確定性,促進(jìn)耦合氣候系統模式的發(fā)展。PMIP目前進(jìn)行到第四階段（PMIP4)。PMIP4進(jìn)一步加強了與第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）的協(xié)作,選取了5組共同關(guān)注的PMIP4-CMIP6古氣候模擬試驗（中全新世、末次盛冰期、過(guò)去千年、末次間冰期和上新世暖期),考察氣候系統對不同氣候背景的綜合響應。除此以外,PMIP4還設計了眾多敏感性試驗研究不同外強迫因子的影響。PMIP4模擬試驗不僅為古氣候研究提供大量的模擬數據,還將服務(wù)于CMIP6及其他眾多模式比較計劃。
情景模式比較計劃（ScenarioMIP）是第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）最重要的子計劃之一。該子計劃基于不同共享社會(huì )經(jīng)濟路徑可能發(fā)生的能源結構所產(chǎn)生的人為排放及土地利用變化,設計了一系列新的情景預估試驗,為未來(lái)氣候變化機理研究以及氣候變化減緩和適應研究提供關(guān)鍵的數據支持。文中將重點(diǎn)介紹ScenarioMIP的試驗設計及模式參與情況,并對其應用前景加以討論和展望。
為揭示造成火山強迫氣候響應模擬不確定性的原因,第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）設立了火山強迫的氣候響應模擬比較計劃（VolMIP)。該計劃由基于歷史火山爆發(fā)的理想火山擾動(dòng)試驗組成,包括三組主要的試驗：第一組關(guān)注短期（季節至年際）大氣動(dòng)力響應;第二組關(guān)注海氣耦合系統的長(cháng)期（年際至年代際）響應;第三組關(guān)注氣候系統對火山群的響應。VolMIP旨在通過(guò)給定相同的輻射強迫并進(jìn)行多成員集合模擬,揭示模式對外強迫響應的不確定性,通過(guò)設定不同的背景氣候態(tài),闡明內部變率和外強迫對氣候響應的相對貢獻。
世界氣候研究計劃（WCRP）正在組織實(shí)施第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6),國家氣候中心作為參與單位之一,通過(guò)近幾年的模式研發(fā),推出3個(gè)最新模式版本參與該計劃,包括含有氣溶膠化學(xué)模塊的地球系統模式BCC-ESM1.0、中等分辨率氣候模式BCC-CSM2-MR和高分辨率氣候模式BCC-CSM2-HR。除了CMIP6中的氣候診斷、評估和描述試驗（DECK）和歷史氣候模擬試驗（Historical),這3個(gè)模式共將參與CMIP6中的10個(gè)模式比較子計劃。文中主要介紹這3個(gè)模式的基本情況以及所開(kāi)展的CMIP試驗,并對BCC-CSM2-MR模式的Historical試驗結果進(jìn)行簡(jiǎn)要評估,為試驗數據使用者提供參考。
世界氣候研究計劃(WCRP)組織開(kāi)展的耦合模式比較計劃已實(shí)施到第六階段（CMIP6),中國氣象科學(xué)研究院發(fā)展的氣候系統模式CAMS-CSM是注冊參加CMIP6的模式之一。除CMIP6要求的氣候診斷、評估和描述試驗（DECK）以及歷史氣候模擬試驗（Historical）外,CAMS-CSM還計劃參加情景模式比較計劃（ScenarioMIP)、云反饋模式比較計劃（CFMIP)、全球季風(fēng)模式比較計劃（GMMIP）和高分辨率模式比較計劃（HighResMIP)這4個(gè)模式比較子計劃（MIPs)。文中通過(guò)介紹CAMS-CSM的基本情況和模擬性能,以及計劃參加的CMIP6試驗及MIPs,為模式試驗數據使用者提供參考。
世界氣候研究計劃（WCRP）組織實(shí)施第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6),清華大學(xué)聯(lián)合國內多家單位,通過(guò)多年的模式研發(fā),完成聯(lián)合地球系統模式（CIESM),除了CMIP6的氣候診斷、評估和描述試驗（DECK）和歷史氣候模擬試驗（Historical),模式擬參與6個(gè)CMIP6子計劃。通過(guò)介紹該模式的基本情況及其參與的試驗子計劃,為今后模式試驗數據使用者提供參考。
為參加第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）和進(jìn)一步提高模式的模擬能力,大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數值模擬國家重點(diǎn)實(shí)驗室（LASG）模式團隊發(fā)展了新一代的格點(diǎn)大氣版本的FGOALS-g耦合模式。新版本模式在大氣分辨率、海洋網(wǎng)格,以及各分量模式的物理過(guò)程等方面都有一定的改進(jìn),并正在參與CMIP6最核心的試驗以及多個(gè)CMIP6模式比較子計劃試驗。給定CMIP6外強迫,模式在工業(yè)革命前參照試驗（piControl）和大氣模式比較計劃（AMIP）試驗中模擬的初步結果都比較合理。
目前,世界氣候研究計劃（WCRP）組織的國際耦合模式比較計劃（CMIP）已經(jīng)進(jìn)入到第六階段（CMIP6),CMIP6試驗的開(kāi)展也已成為國內外地球系統模式工作組的首要工作之一。自然資源部第一海洋研究所地球系統模式FIO-ESM是以耦合自主開(kāi)發(fā)的海浪模式為特色的地球系統模式。在參與CMIP5的FIO-ESM v1.0的基礎上,通過(guò)升級分量模式、改進(jìn)海氣通量相關(guān)物理過(guò)程和提高分辨率等,FIO-ESM v2.0現已完成研發(fā),正在開(kāi)展CMIP6科學(xué)計劃的相關(guān)試驗。文中圍繞FIO-ESM v2.0的特色和計劃參與CMIP6的情況,介紹了FIO-ESM v2.0的模式框架、包含的特色物理過(guò)程以及擬參加的CMIP6科學(xué)計劃情況,以方便氣候研究領(lǐng)域的科學(xué)家了解和使用。
近幾年來(lái),南京信息工程大學(xué)（NUIST）地球系統模擬中心致力于地球系統模式研發(fā)。最新發(fā)展的第三版本南京信息工程大學(xué)地球系統模式（NUIST-ESM v3）在原有的基礎上改進(jìn)了邊界層方案與對流參數化方案,調整了模式中云物理過(guò)程,改進(jìn)了耦合物理過(guò)程和海冰反照率等過(guò)程。此版本作為參加第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）的模式之一,注冊了氣候診斷、評估和描述試驗（DECK）和歷史氣候模擬試驗（Historical）以及ScenarioMIP、DAMIP、GMMIP、DCPP、PMIP、VolMIP和GeoMIP等7個(gè)比較子計劃試驗。目前DECK和Historical試驗都已經(jīng)完成,正將數據提交到ESGF數據發(fā)布平臺。CMIP6模式比較子計劃也將陸續完成并將發(fā)布數據,以供國內外學(xué)者下載使用。
