列印 
區域氣候變遷推估是目前世界各國的主要研發方向之一。這項工作必須建立在完整的模式群組基礎之上。理想中的模式為高解析度的地球系統模式,不僅空間解析度高達數公里,也必須能完善的模擬影響氣候系統(包括大氣、海洋、冰雪、陸地、生態與人為影響等)的各種正反回饋過程,以及極端天氣與氣候的特性。此一構想打破傳統觀念,不再將大氣現象依照時間與空間尺度,區分為中尺度、天氣尺度與氣候尺度,因為這些尺度間有顯著的交互作用,無法單獨存在。此即為所謂的無接縫模擬(seamless modeling, Shukla et al.2009, Hurrell et al. 2009, Shaprio et al. 2010),為氣候模擬與推估研究的終極目標。氣候模式過去數十年的發展(圖1)明顯呈現此一發展趨勢:模式解析度逐漸提高、模式中的氣候子系統間的交互作用越趨複雜。
IPCC2007.jpg
圖1 氣候模式過去數十年的演進 (IPCC 2007)

 

有鑑於此與龐大計算資源需求,2008 年在英國Reading 舉行的World Modelling Summit for Climate Prediction 建議以15 年的時間,推動跨國氣候預測計劃(Climate Prediction Project),不僅結合天氣與氣候預測,也結合季節預報與氣候變遷推估(Shukla et al. 2008)。透過此一國際網絡(圖2),各國的天氣氣候中心在未來幾年將全力建構10-20 公里空間解析度的全球模式(計算資源為10PFlops,圖3),提升區域氣候的可預報度,最終目的則為可解析小區域氣候的數公里模式(計算資源將高達100PFlops,圖3)。Shapiro et al.(2010)提出推動Weather, Climate and Earth-System Observations and PredictionProject的必要性,以便面對氣候變遷挑戰,其中一項即為無接縫天氣氣候預報系統的發展,解析目前模式無法詳細模擬的中小尺度系統(圖4),並將該計劃與阿波羅、基因圖譜、哈伯望遠鏡等計劃相提並論:「This endeavor is as ambitious as the Apollo Moon Project, International Space Station, Genome Project and Hubble Telescope with a socioeconomic and environmental benefits-to-cost ratio that is much higher」。2009 年9 月舉行的世界氣候會議更揭櫫Climate Prediction for Decision Making 的重要性。這些例子都顯示氣候模擬與預報能力發展已經是國際氣候研究與應用的主軸。這項工作挑戰之高,所需資源之多,已經不是任何單一國家可以獨自完成,未來的發展將是以國際研究聯盟的方式進行,進行龐大的氣候預測與推估計算,將成果公開以便進行進一步的降尺度推估、衝擊評估、調適策略的擬定,甚至用於基礎研究以了解地球系統的運作以及全球暖化的可能影響。台灣面臨的問題是,我們是否有足夠的實力,拿到進入此一國際研究網絡的門票?當龐大的氣候預測與推估資料可供使用時,我們是否有能力利用這些資料進行加值研究,預測與推估台灣的氣候變化與可能的衝擊?

 

WMSCP 2008
圖2 World Modelling Summit for Climate Prediction 提出的未來氣候預測發展策略(Shukla et al. 2008)

 

WMSCP 2008 1
圖3 World Modelling Summit for Climate Prediction 估計所需之計算資源 (Shukla et al. 2008)

JAMTEC_2010.jpg
圖4 空間解析度320 公里(左)與20 公里(右)模式所模擬的對流系統。(Takeshi Enomoto, Earth Simulator Center/JAMTEC,取自Shapiro et al. 2010)