氣候模擬
氣候模擬
在實驗室一定的控制條件下模擬自然界的氣候狀況，以及根據控制氣候及其變化的基本物理定律，建立起相應的數學模式，在一定的初始條件和邊界條件下進行數值計算，求得氣候及其變化的圖像（見大氣運動模型實驗、大氣運動數值試驗）。由於氣候現象非常複雜，實驗室模擬有很大的局限性。隨著計算機和數值計算方法的發展，數值模擬已經成為定量研究氣候及其變化的主要方法。
氣候模擬的雛型是20世紀50年代開始應用的。從60年代以後，各種形式的數值模式紛紛出現，如直接積分流體力學和熱力學方程組的大氣環流模式，根據能量平衡原理模擬大氣熱狀況的能量平衡模式，還有把大氣運動當作隨機過程處理的隨機模式和隨機、動力相結合的模式等。模式由簡單到複雜，由模擬氣候的平衡態發展到對氣候演變過程的模擬。從70年代以來，氣候模擬的研究取得了初步的試驗結果。例如由模式計算出的大氣和海洋主要氣候要素的分佈及其季節變化，與實況相比，在許多方面是基本一致的。在人類活動對氣候的影響的估計和極冰的反饋作用等方面(見反射率、極地氣象學)，也得出了有意義的結果。此外，還發展了氣候對各類模式和各種因子變化反應的敏感性試驗和次網格物理過程（比通常的大尺度過程小的對流過程等）的參數化研究(見數值天氣預報)。但是，這些模式對複雜的氣候過程的物理考慮及其對各種因子的參數化方案均不成熟，因此在很大程度上影響著結果的可信度。這些模式在計算方法上也還有一定的困難。例如，氣候模擬的計算需要足夠長的積分時間，這就要求在這樣的時間內保持計算上的穩定性，以便能夠保留所需要的長期信息。
氣候模擬的發展說明，它是研究氣候變化規律的有力的實驗手段。更合理、更客觀的氣候模式，可用於研究各種因子在不同時間尺度的氣候變化中的作用，預測人類活動對氣候的可能影響，為大範圍氣候改造和控制提出一定依據；也可研究在一定條件下氣候變化的可能趨向，為氣候預報提供依據。