模拟地球气候raybet雷竞技最新

今天，几项科学研究正试图基于各种原因对地球的天气和气候进行建模，例如农业、城市和气候raybet雷竞技最新

ization,应急准备出于经济、科学、政治和人道主义的原因。为了更好地了解气候，GISS已经率先成为参与气候建模的主要组织之一。raybet雷竞技最新

研究人员的主要目标之一是能够预测气候变化将对社会和环境产生的影响。raybet雷竞技最新尽管他们涉及了几种类型的模型，但目前他们最关注的是全球气候模型(GCMs)。raybet雷竞技最新这些大型模型能够模拟整个地球以及所有影响地球的力量，包括人为的和自然的。例如，自然力量包括火山爆发、日照变化(进入的太阳辐射)和地球轨道的变化。人为因素包括污染(燃烧导致温室气体增加)化石燃料)，向大气中添加气溶胶，臭氧消耗，一些类型的农业实践以及森林砍伐。

当科学家创建气候模型时，他们努力确保物理现象尽raybet雷竞技最新可能准确和一致地呈现，并且循环的所有组成部分都能真实地接受系统的变化。这不是一项容易的任务。因为如此多的变量依赖于其他变量，如果某个东西在模型中不能很好地工作，它可能会扭曲结果或导致模型失败。当复杂的大气环流模型精确地再现了过去实际气候响应的结果，而这些实际气候响应的初始条件被输入模型作为测试时，它们就得到了验证。raybet雷竞技最新换句话说，当一个模型能够准确地模拟已经发生的变化时，它就是一个成功的模型。

科学家们希望建立可以回顾数百万年前的模型，这就是为什么代理数据如此重要。通过使用精确描绘古代气候的代理数据，可以编写和测试模型，直到获得正确的结果。raybet雷竞技最新一旦这种情况发生，模型得到验证，就可以输入当前数据来预测未来的气候。raybet雷竞技最新GISS的研究人员已经模拟了地球过去的许多气候时期，以验证他们的模型，并更好地了解地球的气候历史。raybet雷竞技最新当他们模拟冰河时代等全球气候事件时，他们对当今raybet雷竞技最新全球变暖的全球影响有了更清晰的认识。

raybet雷竞技最新GISS的气候科学家，比如加文·施密特詹姆斯·汉森、阿莱格拉·勒格兰德、德鲁·欣德尔、纳丁·昂格尔、伦纳德·德鲁扬和马修·福拉克扎在建立数学模型方面非常成功，这些模型说明了地球表面和大气中的变化如何影响当今的气候。raybet雷竞技最新由于气候是一个如此复杂的raybet雷竞技最新系统，模型是高度复杂的，有无数的变量需要考虑。即使一个变量发生了最轻微的变化，它也会以多米诺骨牌效应影响许多其他变量，所有这些变量都必须考虑在内，并通过代表性的方程和算法来提供。举例来说，考虑以下四个简单的更改。

1.在一段时间内，一个地区的云层覆盖较少，而阳光直射较多

2.如果该地区通常被雪覆盖，雪可能会融化

3.由于融雪，该地区的反照率可能会从较高的值变为较低的值

4.这个地区的温度会升高

只是这些变化一个领域必须在模型中考虑到，这甚至没有解决适用于同一地点的其他问题，比如湿度，斜率,方面、土壤类型、海拔、纬度、大陆或海岸位置，以及该特定地区的其他重要方面。

幸运的是，在过去的十年中，计算能力有了极大的提高。三十多年前，当美国宇航局成功地将宇航员送上月球时，所用的计算机占据了整个房间。相比之下，现在的一些台式电脑功能更强大。即便如此，运行GCM所需的数学模型和计算能力是巨大的，即使以今天的标准来看，计算能力在过去30年里已经增长了100万倍。建模系统必须能够同时处理全球和区域尺度上的大量模拟，同时考虑到陆地、水中和大气中的特征。它们还必须能够处理各种时间尺度，如年、几十年、几百年、几千年等等，以便生成可靠的气候变化情景。raybet雷竞技最新超级计算机还必须有强大的存储能力。

据美国国家航空航天局的科学家称，最复杂的模型将地球表示为一个三维网格，大气分为10个不同的网格层。每一个网格层本身就是一个包含65,000个参考点的巨大数据集。当模型运行时，65,000个点中的每个点都有一个与之相关的数据值，并在模型中使用。更困难的是，每个点都有一个以上的数据变量，比如CO2、温度、气溶胶、污染、反照率等的值。

该模型的强大之处在于它能够预测整个系统在值变化时的反应。例如，如果科学家想知道二氧化碳增加一倍会发生什么，该模型会在所有65,000个点上将二氧化碳增加一倍，并根据所有其他变量预测结果。据美国国家航空航天局的科学家称，气候模型的强度非常大，以至于它们必raybet雷竞技最新须在每小时可以处理8000万次计算的超级计算机上运行。仅仅为了运行一个模型，超级计算机就必须解决数十亿次计算。

尽管美国国家航空航天局的科学家在气候建模方面取得了很大的进步，但他们仍然没有回答他们想要回答的所有问题。raybet雷竞技最新GISS的气候建模师加文·施密特(Gavin Schmidtraybet雷竞技最新)表示，有一件事他们无法模拟，那就是突然的气候变化。他希望通过结合古气候和卫星图像数据，NASA最终能够建立一个模型raybet雷竞技最新，揭示尚未被发现的地球气候方面，并阐明当前的气候奥秘。虽然他对模拟古气候很感兴趣，但他说:“将模型和数据结合起来的进一步方法是对给定模拟raybet雷竞技最新气候事件的沉积物或珊瑚中记录的信号进行‘正向模拟’。”

为了验证模型，美国宇航局用1991年火山爆发的情况对其中一个模型进行了测试皮纳图博火山喷发在菲律宾。一次极具爆炸性的喷发——20世纪最猛烈的一次——皮纳图博火山向大气中喷出了21英里(34公里)的火山灰。科学家们计算出，它还向平流层释放了1700万吨(1500万吨)二氧化硫。因为平流层位于大气层地球上的天气发生的时间(5-31英里，或8-50公里)，全球大气环流将产生的硫酸盐气溶胶(微小的反射粒子)散布在地球周围，因此三周后，整个行星都被包围了。结果(雨水无法将它们冲走)，由此产生的气溶胶云在平流层中停留了一年多，有效地保护了地球不受太阳能量的影响。这导致全球气温显著下降0.8°F(0.5°C)。此外，大气中的水蒸气在这段时间内减少了。最终的结果是，地球在数年内明显变冷。

由于这次喷发发生在卫星技术可以观测和记录的时期，气候建模者收集了大量的数据，比如硫酸盐的测量数据。raybet雷竞技最新科学家们希望，如果他们添加到他们开发的模型中的记录量产生的结果与实地收集的结果相匹配，那么这将证明模型是成功的。

他们发现这些模型通常都能很好地预测结果。唯一的问题是，他们无法预测欧亚大陆在冬天会稍微变暖，就像火山喷发后的实际情况一样。一种解释是，大多数全球气候模型通常不涉及平流层，因为它不直接影响天气。raybet雷竞技最新然而，当数据在专门包括平流层的模型上运行时，他们确实获得了可靠的结果。

科学家们确定，由于北大西洋涛动(NAO)，欧亚大陆经历了冬季变暖，来自皮纳图博的硫酸盐云影响了它。NAO是一种压力系统，它决定了欧洲每年冬天的严寒程度。一个正的NAO使欧亚大陆变暖，一个负的NAO导致寒冷的冬天．他们确定火山爆发引发了一个正的NAO，这反过来又使欧亚大陆变暖。为了验证这一点，他们运行了反映蒙德极小期(发生在1650年至1710年)条件的类似相关数据。通过控制代表太阳效应的变量紫外线平流层和臭氧产生水平的变化，以匹配那段时间的条件，他们表明NAO转移到负值阶段，使欧亚大陆更冷，这实际上已经发生了。

因此，发现平流层和NAO之间的联系回答了关于各种气候因素如何相互作用的几个复杂问题。raybet雷竞技最新因此，古气候学在提供信息、验证和改进模型、观察过去、更好地理解复杂气候系统的工作方式以及预测未来可能带来的自然现象和人为影响方面非常有用。raybet雷竞技最新

在过去的15年里，政府研究人员、私人组织和学术机构为了预测未来的气候变化，已经开发了几个全球气候模型。raybet雷竞技最新每一个高度复杂的三维模型都必须有细胞网格，通过时间序列来求解质量、动量和能量，这样就可以在建模时观察到气候系统。raybet雷竞技最新该模型根据观察结果进行验证，也可以反向运行，以查看特定位置的当前模型与已知站点的实际行为有多少匹配。由于涉及到如此多的输入和输出变量，必须不断地将它们与实验数据进行检查，以验证结果。由于全球变暖的重要性，今天气候模型的普遍应用涉及到大气中二氧化碳含量变化的影响。raybet雷竞技最新例如，模型已经运行，以说明二氧化碳量翻倍的潜在影响，预计在未来十年的某个时候。如果这种情况发生，结果预测地球将变得更热更潮湿，海平面将在未来100年内上升20英尺(6米)。同样的模型预测，在同样的100年间隔内，气温将上升6.7华氏度(4摄氏度)。

继续阅读:一些模型对北美的描述

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