２１世纪气候研究战略
科学时报  2003-04-22 09:52:12  

    上一世纪的气候变化在历史上并不是最激烈的，但具有前所未有的特点。人类活动使大气ＣＯ２浓度迅速达到了４２万年来的最高点，人类社会受气候变化的影响似乎也达到了有史以来未曾有过的深度和广度。

    未来会怎么样？这个问题不能简单回答。但近几十年来气候研究取得了明显的进展，为未来研究奠定了坚实的基础。几项突破性进展在各个方面带动了气候研究。首先是上世纪７０年代“气候系统”概念的提出，使气候走出当时以大气为主海洋为辅的圈子，进入了地球系统；第二是上世纪８０年代发现了人类活动也可以使气候发生变化；第三是发现了气候可以有一种以上的比较稳定的状态，不同状态之间转变往往很快，也就是“气候突变”。

    上世纪后三十年，气候研究蓬勃发展，主要都是基础研究方面。但在９０年代中期，科学家把对气候变化规律的认识应用到解决政府和民众最关心的问题，诸如淡水资源、粮食和食品供应、能源以及和气候变化有关的环境退化等。人们更忧虑的是未来会如何，也就是可持续发展问题，这成为一个新的研究方向。

    进入２１世纪，气候学要迎接新的挑战。首先，对气候系统的研究，需要进行比较长期的观测问题，怎样分析研究这个海量记录并从中得出有创见的结果。其二，全球变暖等气候变化继续影响人类社会的存在环境，如何适应它并能持续发展。其三，能不能在一定程度、一定区域内，让气候和环境变化向有益于人类的方向发展。

    据此，本世纪气候研究的发展，将在现有的全球气候观测系统、全球海洋观测系统和全球陆地生态观测系统的基础上，通过空间遥感监测系统、地面各种观测系统和信息系统，组成地球的总体监测系统；实现对包括气候在内的地球环境及时和长期的立体、动态和高分辨的监测，为认识地球环境的整体行为，预测其未来变化的信息来源和观测提供依据。

    随着全球系统观测的进一步发展，通过对海量地球环境信息的分析研究，并结合模式的进展，对包括气候在内的地球系统的理论认识必将进一步深化，并在一些深层次的基本问题上取得突破。比较具体的预期进展可能有：进一步认识全球性或区域性气候型态的突变机理，找到它们的前期强信号；对气候变化的预测能力大大增强等。

    海量资料的分析研究和对包括气候在内的环境的预测，离不开数学模型或模式的发展。气候模式在过去几十年中有长足的进步，各子系统互相耦合的气候系统模式正在发展中，但仍有不少缺陷。

    在模式发展方面，应该在进一步完善已有物理气候模式的同时，进一步发展生物地球化学循环模式，把二者耦合起来；同时发展人与自然相互关系的模式；最后把三者耦合起来。并能针对不同目的，做出相应的简化。

    上世纪末期，已经有人把对全球变化影响的适应与可持续发展联系起来。针对未来全球变化中某些有比较明确结论的重大环境问题，通过示范区观测、实验、生态建设和有序人类活动的虚拟试验，促进社会科学同自然科学的逐步结合，发展“新一代环境工程学”。希望能据此达到生态效益、社会效益和经济效益的高度统一，实现人类社会可持续发展的长远目标。

    迄今人类活动对气候变化的负面影响大都源于人类无序活动。鉴于此，最近有人提出了“人类有序活动”的概念。这里也可以提出提倡人类有序活动以达到调节气候的目的。事实上人工调节气候的行动已经开始，从京都议定书要求各国减排ＣＯ２，到我国提倡退耕还林还草，都是例子。

    既然实际工作已在进行，２１世纪的科学工作者就应正式提出人工影响天气和调节气候这个极具挑战性的研究计划。可以提出以下几个初步研究：

    利用高科技手段观测和模拟产生降水系统发生发展过程，寻找系统的关键过程和它发生的地点和时间，然后研究在关键地区和时间影响它的方法；收集实际资料进行分析，并在实际操作地区（退耕还林还草，封山育林，过度放牧和已限制过度放牧地区，大范围灌溉地区等）进行观测；深入研究人类各种活动对局地气候的影响； 开展虚拟的模拟试验，对农牧活动、退耕还林还草等不同的人类活动空间安排的气候效应进行比较，在此基础上研究采取何种人类有序活动，以达到调节气候的目的。