《自然气候变化》的一篇评论提出了对科学资助如何影响地球系统模型的担忧，特别是在为气候预测建立永久冻土排放模型方面。文章强调需要长期资金和先进资源来提高模型的准确性，并应对复杂气候模型的挑战。来源:SciTechDaily.com

　　资金方面的挑战和复杂性使永久冻土过程无法用于为全球气候目标提供信息的模型。

　　Woodwell气候研究中心和一个国际模型专家小组今天(1月18日)在《自然气候变化》杂志上发表的一篇新评论说，资助科学的方式阻碍了地球系统模型，并且可能扭曲了重要的气候预测。

　　永久冻土排放和建模挑战

　　永久冻土是北方的冻土，其含碳量是大气的两倍，由于人类造成的气候变暖，永久冻土正在融化，其排放是未来气候预测中最大的不确定因素之一。但是，预测未来碳排放的主要模型缺少永久冻土动态的准确表示。

　　在上一份政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告中使用的11个地球系统模型(esm)中，只有两个完全包括了永久冻土的碳循环，而那些目前使用过度简化的近似，无法捕捉到随着气候变暖，永久冻土碳可以释放到大气中的完全动态方式。研究人员在该领域观察到的过程，如永久冻土突然融化会产生池塘和湖泊，并改变地表水文，与这些近似相反，但对永久冻土碳及其对全球气候的潜在影响有很大的影响。

　　在RCP 4.5情景下，北半球永久冻土层的当前范围(浅蓝色)和2070年预计永久冻土层的范围(深蓝色)。图片来源:Greg Fiske / Woodwell气候研究中心

　　对精确气候模型的需要

　　“永久冻土中的碳会发生什么变化，是我们未来气候的最大未知数之一，”伍德韦尔气候研究中心的高级研究科学家、该报告的主要作者克里斯蒂娜·沙德尔(Christina Schaedel)说。“地球系统模型对于预测这些碳将在何时何地、如何释放至关重要，但建模团队目前没有准确描绘永久冻土所需的资源。如果我们想要更准确的气候预测，这需要改变。”

　　模型开发和资金的挑战

　　地球系统模型是由超级计算机驱动的程序，可以预测未来的碳排放和气候动态，但它只能预测它们所代表的过程。随着科学家对构成地球系统的复杂物理和生物地球化学相互作用的了解越来越多，esm变得越来越复杂，包含越来越多的过程。在实践中，这意味着多年的高技术代码开发，集成观测数据，参数化和测试模型。

　　但是大多数科学研究经费的资助周期是三年，并且是围绕解决新颖科学问题的项目进行的。作者说，这个相对较短的周期对于培训模型开发人员或在团队移交之前完成关键和复杂的模型开发步骤来说太短暂了。

　　“随着这些建模系统变得越来越复杂，对于研究生或博士后来说，要足够快地‘跟上速度’，真正理解模型开发需求的全部范围，并在典型的三年时间内完成一个开发项目，这是很难的，而且越来越难，”国家大气研究中心社区陆地系统模型的联合负责人戴维·劳伦斯说。

　　“不幸的是，这使得许多项目没有完成。”该报告的共同作者Lawrence表示，尽管与他合作的协作建模团队在描绘复杂的永久冻土过程方面取得了进展，但有限的资金意味着“将改进纳入核心CTSM代码库的速度相对较慢。”

　　呼吁增加资金和合作

　　作者写道:“每个ESM需要数百万美元的大量资金，以提供模型开发所需的必要基础设施和支持。”他们认为，这种有针对性的资金和高技能的软件开发人员和程序员可以帮助加快正在进行的模型改进。

　　“近年来，北极研究已经变得非常合作和复杂——科学家们不再只是研究一个地方的一种植物了，”Schaedel说。“虽然对长期数据和复杂模型开发的需求变得越来越明显，但可用资金却没有跟上。我们希望看到融资机会与我们面临的气候挑战相匹配。”

　　“在过去的15年里，我们对永久冻土如何融化和排放碳的理解已经大大提高了，”伍德韦尔气候研究中心的副科学家、永久冻土路径项目的联合负责人布兰登·罗杰斯(Brendan Rogers)说。“资助地球系统模型来代表永久冻土融化，将确保这些成果在模型中实现，关键的气候目标和碳预算是基于我们拥有的最好的科学。”

　　参考资料:“地球系统模型必须包括永久冻土碳过程”，《自然-气候变化》，2024年1月18日。DOI: 10.1038 / s41558 - 023 - 01909 - 9

　　这篇评论是由美国国家气象局伍德韦尔气候研究中心的科学家撰写的美国劳伦斯伯克利大学大气研究中心美国国家气象局实验室、马克斯·普朗克气象研究所、气象局哈德利中心、阿拉斯加费尔班克斯大学和北亚利桑那大学。作者通过TED大胆项目获得了美国能源部和永久冻土路径的资助。

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