我国海气研究:以精准跻身全球气候研究前沿

来源:   发布时间:2015-05-20 16:21:51 

记者 汪涛赵婧
3月27日上午,北京等地区陷入严重雾霾,北京全市空气处于严重污染状态。据相关媒体报道,3月27日北京上午11时PM2.5浓度高达每立方米403微克,空气质量指数(AQI)更达436。依据官方监测数据显示,当天上午11时,北京北部的PM2.5浓度也高达398,东郊的通州也有364,过半数监测站测得的数值超过300,属于严重污染等级。
“沐浴”在雾霾中的人们无奈地戴起口罩的同时,也期待着自然的恩赐——一场大雨或者大风,吹散这阴霾的天气,还人们一片蓝天。
国家气候中心主任宋连春指出,多霾与气候条件有关,尽管霾生成的主要原因是污染,但雨、雪、风均会对霾产生影响。气候,作为人类赖以生存的自然环境的重要组成部分,正逐渐成为最为重大的环境问题之一。而海洋作为全球气候系统中的一个重要环节,也越来越被社会所关注。有关专家呼吁,我们在关注地球环境、应对全球气候变化的同时,更需要密切关注海洋对气候变化的影响,做好海洋对气候变化重要影响的评估工作,界定海洋对气候变化的影响程度,掌握海洋对气候变化的影响机理。
海洋气候影响新发现层出不穷
要了解气候变化趋势规律,必须要了解海洋。海洋是全球气候系统中的一个重要角色,与所有的气候异常密不可分,它通过与大气的能量物质交换和水循环等作用在调节和稳定气候上发挥着决定性作用。据国家海洋局第一海洋研究所专家介绍,海洋环流可以调节全球能量、水分的平衡,海水溶解二氧化碳可以减缓大气温度升高,但海洋酸化、海温异常、极地海冰异常等现象也会导致灾害性天气的发生。被称为“地球气候调节器”的海洋对于气候的变化具有重要影响。
目前,国际学术界已形成了共识:海洋占据71%以上的地球表面,对全球气候具有举足轻重的调节作用。长期以来,科学家们就一直试图寻求海洋是如何影响地球气候的。
近几年来,科学家在世界各地的大洋中发现了一些重要的洋流,类似新几内亚沿岸潜流、棉兰老潜流以及南北半球和各大洋之间海水的交换等。而澳大利亚的科学家在经过50多年的研究后,在南半球发现了一个从未为人所知的深海通道。科学研究人员相信,深海通道的发现将有助于我们了解海洋是如何控制气候的。
我国海气研究取得重大成绩
国家海洋局于1985年第一次参与太平洋国际调查,这也是中国第一次参与海气和大洋调查。但是后来由于多方面原因,未能够继续。
“如今,国际海气研究热点已经开始转向印度洋。我国抓住了这个机会,国家海洋局在印度洋海域的海气研究也不断取得新的进展。”国家海洋局第一海洋研究所宋振亚博士说,“国家海洋局海洋一所于2010年布放了中国在印度洋的第一个浮标,2012年又布放了第二个。同时,国家海洋局第二海洋研究所在2012年也布放了两个浮标。至此,中国在印度洋已有4个浮标。”
同时,国家海洋局第一海洋研究所建立的地球气候系统模式,也是全世界首个包含海浪模式的地球气候系统模式。模式当前版本为1.0版,主要由气候系统模式和碳循环模式两部分组成,可以用来模拟大气、海洋、海冰、陆面、海浪的变化以及二氧化碳等地球碳循环过程。
据专家介绍,海洋环流和海浪都是海洋中普遍存在的运动形式。过去,由于受到理论发展和计算能力的限制,一直将海浪这种小尺度的运动和海洋环流大尺度的运动分别单独研究。而实际上,这两种过程相互作用,基于单一过程的研究无法准确描述海洋运动的复杂过程。
“海洋一所在海气研究领域一个重大突破就是在国际上率先建立了海浪—环流耦合理论,并将该理论应用到气候系统模式中,显著提高了模拟能力、预测精度,引起了美、日、英、俄、加、澳等数十个国家海洋和气候学者的关注。”宋振亚说。
记者了解到,海洋一所的世界上首个包含海浪模式的地球气候系统模式,就是基于海浪—环流耦合理论研发建立的。该模式建立后,不但可以用来进行长期的气候模拟和预测,还可以用来进行短期气候预测。
积极参与国际海气研究
一个国家地球气候系统模式的有无,以及其模拟性能的好坏,不仅仅反映了该国的地球科学研究能力,也是衡量一个国家综合科技实力及核心竞争力的重要标志之一。对此,多年来我国也积极参与到国际海气研究中去。
1988年,世界气象组织和联合国环境规划署成立了政府间气候变化专门委员会(以下简称气候委员会),而国家海洋局第一海洋研究所地球气候系统模式研究团队就属于政府间气候变化专门委员会背后的科研团队之一。海洋一所地球气候系统模式通过参与气候委员会国际第五次耦合模式对比计划,将试验结果作为重要科学依据提供给政府间气候变化专门委员会。
据介绍,国际耦合模式对比计划是联合全球多个地球系统模式,模拟大气圈、水圈等气候系统的变化,为气候变化相关机理以及未来气候变化特征预估等研究提供科学依据的重要平台。其研究结果是气候委员会评估报告的重要内容之一。
“这次国家海洋局海洋一所参与的国际第5次耦合模式对比计划,充分体现了我国地球气候系统模式在长期气候模拟和预测方面所做的重要贡献。这也是国家海洋局海洋一所第一次参与此计划。”宋振亚告诉记者,“目前,气候委员会的第5次评估报告正在编写之中,预计2014年底发布。”
在短期气候预测方面,2011年日本福岛核泄漏后,海洋一所利用该模式对核泄漏物质未来两个月的输运扩散路径进行了情景模拟和预测,对核泄漏物质的变化提供了动力学解释,预测的日本核泄漏影响中国的时间与观测完全符合……查看全文:http://ocean.china.com.cn/2014-03/31/content_31953072.htm

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