第25卷第1期地球科学进展Vol.25No.12010年1月ADVANCESINEARTHSCIENCEJan.,2010文章编号:100128166(2010)0120001206地球系统动力学模式和模拟研究的进展3曾庆存,林朝晖(中国科学院大气物理研究所,北京100029)摘要:概述地球系统动力学模式的由来及国内外目前的研究和模拟进展。地球系统动力学模式是描述全球气候以及生态和环境系统的整体耦合演变的数学表达。利用他作大规模数值模拟,以便认识和预测全球和区域的气候和生态环境变化,有效应对防灾减灾和规划可持续发展等。目前国内外尚未完全研制出可供实用的地球系统模式,还须二三年时间。关键词:地球系统动力学模式;气候系统;生态和环境系统;全球变化;防灾减灾;可持续发展中图分类号:P541文献标志码:ATAS),各自组织和协调实施有关的科学问题探讨研引言1究等。自20世纪70年代起,由于科技发展、人们认识所谓气候系统,一般是指由大气、海洋和陆表层提高,以及世界各方面的活动与地球环境愈来愈紧状况所构成的气候状态整体。而作为气候系统的外密的联系,全球(包括大区域)气候与生态和环境问部环境,除太阳、固体地球内部以及日地空间外,就题愈来愈受到科学界、政经界和公众社会的重视,也是通常所指的生态环境系统,它是由地球表层的生逐渐甚至愈来愈爆发式地被国际政治和经济界人士物圈和地理环境各要素组成的宏观状态的整体。尽高度关注和加以利用。如今全球气候与生态环境变管地表层的状态和其下的圈层也有一些关系,不过化问题已经成为头等重大的科学问题,也是国际政现时暂不考虑地表层以下的圈层。WCRP本来只研府间热议的话题。究气候系统,而其余三者主要研究的是生态环境系20世纪80年代初,由于气候长期变化和短期统。四大计划建立后,经过不断发展和更新,人们发变动及其预测问题的重要性已为国际大气科学界所现气候系统和生态环境系统之间有相当密切的联系认识,于是组织实施了世界气候研究计划(WCRP),及相互作用,分隔开来各自单独研究有很大的局限着手组织和协调实施世界范围的有关气候问题的观性。于是在21世纪初,这四大计划就联合组成了地测系统、实际和理论问题的分析研究、预测模式的研球系统科学联盟(ESSP,http://www.essp.org/),协制和相应业务的建立等。随后,科学界又认为随着调进行“地球系统的观测和预报”(COPES[1])。这气候的可能变化和人类活动可能已造成一定程度的里是第一次提出“地球系统的预报(预测,predic2地球生态和环境的变化,于是提出了“全球变化”tion)”,即不仅要预测天气和气候,还包括预测生态(globalchange)概念,并相继建立了国际地圈生物环境演变及灾害等,而这里所说的“地球系统”就是圈研究计划(IGBP)、国际环境变化人文因素研究计由上述的气候系统和生态环境系统组成。划(IHDP)和国际生物多样性研究计划(DIVERSI2上述的COPES计划包罗甚广,其后也有很多发3收稿日期:2009211216;修回日期:2009212207.3基金项目:国家自然科学基金项目“地球系统动力学模式的理论框架及初步设计”(编号:40830103);中国科学院知识创新工程重要方向项目群“地球系统动力学模式研究”(编号:KZCX22YW2217,KZCX22YW2218,KZCX22YW2219,KZCX22YW2220)资助.作者简介:曾庆存(19352),男,广东阳江人,中国科学院院士,主要从事地球系统动力学模式、气候动力学及气候预测、地球流体力学、自然控制论、卫星遥感测量理论.E2mail:zengqc@mail.iap.ac.cn©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2地球科学进展第25卷展。本文要介绍的只是其中关于“预测”部分的核四大国际研究计划的中国委员会学术年会上有人作心,即研制“地球系统动力学模式”(ESM),他要负了地球系统模式的报告,会议认识到我国研制自己担起的任务是为“地球系统”的预测提供科学基础。的地球系统模式不仅十分必要,而且现实可行。接当前主要是面对全球气候和生态环境的变化,尤其着,中国科学院于2007年立项并启动执行了中国科是政府间气候变化专门委员会(IPCC)所要求的对学院院知识创新工程重要方向项目群“地球系统动未来百年内有关变化的科学评估;二是使用模式将力学模式研究”[2];2008年国家自然科学基金委员已有的地球系统各种观测(尤其是全球遥感)资料会重点基金项目“