doi10.12006/j.issn.1673-1719.2017.087赵宗慈 , 罗勇 , 黄建斌 . 对气候资料的新挑战 [J]. 气候变化研究进展 , 2017, 13 6 629-630对气候资料的新挑战赵宗慈1,2，罗 勇1,3，黄建斌41 清华大学地球系统科学系，北京 100084；2 中国气象局国家气候中心，北京 100081；3 全球变化与中国绿色发展协同创新中心，北京 100875；4 瑞典哥德堡大学地球科学系，瑞典 40530气候变化研究进展第 13 卷 第 6 期 2017 年 11 月 CLIMATE CHANGE RESEARCHVol. 13 No. 6November 2017资助项目清华大学创新科学研究项目 2013108935721 世纪以来，气候资料涉及的容量和复杂性有巨大的增加，另一方面利用气候资料的科学团体和公众数量也迅速增加，使用气候资料的人群不再仅限于从事气候研究的人员，还发展到与气候研究有关的气候影响与对策研究的群体，更进一步扩展到社会公众、媒体与政策制定者。由此提出需要建立一个新的更开放的用户友好的可存取的气候资料大数据平台，从而让社会公众和政策制定者有可能通过利用气候资料的大数据，减少对气候变化与变率的脆弱性[1-2]。1 海量气候资料首先需要指出的是，现在提出的气候资料是在广义范畴内的提法。一是经典认识的“观测资料”，既包括从气象仪器得到的观测资料，其可以回溯到公元 1600 年中后期，大多数资料是自 1850 年以来。观测资料包括过去和现在时期，来自陆地观测站和船舶观测等。又包括近几十年采用多种卫星资料、遥感资料和雷达资料等，从而更丰富了观测资料。还包括代用资料，如文献记录、树轮、冰芯、珊瑚、沉积物、黄土等，可以恢复和重建古气候和历史时期气候资料。二是再分析资料，这是观测与动力数值模式联The New Challenge of Climate Data合产生的再分析资料，即观测资料经过动力数值模式处理后，形成观测与模式混合的资料，这种资料可以涵盖全球，多以网格点形式给出，水平和垂直分辨率可以很细。资料的时间尺度覆盖过去和现在，一般从 1958 年到现在。而今后的再分析资料将包括更多类型，如大气化学、生物圈、海洋、冰雪和岩石圈的资料等。三是气候模式计算结果的资料，气候模式不但可以模拟与计算过去和现在的气候系统状况，还可以预测和预估未来近期和长期的气候变化，因此气候模式的计算结果产生的气候资料显得越来越重要，为此需要进一步发展和改进模式，提高气候模式的可信度，例如对云的模拟，来自卫星的仪器如CALIPSO lidar 或 CloudSat radar，增加新的高分辨率遥感观测，首次揭示云的垂直分布，从而为气候模式的云参数化方案提供更好的基础。特别强调的是，在研究地球系统未来的变化中，只有气候模式计算的结果能够提供未来的气候变化的数据资料。2 面向全球用户 其次需要强调的是，气候资料需要满足全球广大用户的需求，因此必须建立新的更开放的用户友好的可存取的气候资料大数据平台。从事气候工简 讯气候变化研究进展 2017 年630作的人群是制作气候资料的主体，这些从事气候工作的群体需要认识到以下几点。1 气候资料的服务对象，除了为气候科学家使用外，更广泛地被各个领域科学家（如农业、水资源、海洋与沿岸、生物多样性、能源、渔业、人类健康、土地利用、交通安全、军事等）使用，需要适应各个部门和各个方面的需求，除了需要通俗地说明这些气候资料如何使用及其来源，并且还需要给出可靠性和适用范围。2 气候资料不仅提供给气候及相关领域的专家，而且提供给媒体、社会各界、公众和政策制定者，而这个群体的资料的使用者对气候以及相关领域的资料完全不懂，不了解，也不会用。因此对这个群体给出的气候资料，需要更接近公众的生活，更形象化和具体化，使其可以接受和领会。3 检验模式的模拟能力，由于气候资料包括了气候模式的模拟结果，因此需要将模拟结果与这种新的复杂的观测对比，有必要发展和提出新的诊断工具（如“观测模拟器”， observation simulators。注意到模式资料的容量在迅速增加，早期 CMIP 预估的模式资料少于 1 TB， CMIP3 达到 36 TB， CMIP5 达到 2.5 PB（ 1 PB 1000 TB， 1015字节 。预计随模式数量的增加和更趋复杂性，气候模式将会是构成大数据平台的重要成员。需要说明的是，绝大多数使用气候资料的人包括大部分从事气候研究的群体，都不懂气候模式，即大多数人群是不熟悉和不了解从气候模式得到的气候资料，因此需要做更多的宣传和普及工作，说明模式的优点和不足，说明通过模式预测和预估的未来气候变化的可靠性和不确定性，使公众对其有较全面的看法和认识。3 气候资料的未来一种新型的平台最后，展望气候资料的未来，围绕气候资料对气候科学有两个重要的挑战 1 如表 1 所示，气候资料（包括台站仪器观测和代用资料等，卫星、遥感和雷达资料等，全球和区域气候模式资料等）的超大容量随时间继续爆炸性增长，如何储存和释放给用户。随着科学研究的发展这点是容易做到的，新型的平台可以满足多学科的大量用户需求。 2 非传统的气候研究资料（如气候的适应、减缓、服务、评估和应用）加入到传统的气候研究资料中，就需要用气候模式进行处理和操作，从而提出对气候模式的更高要求，气候模式需要相应地进行更宽泛的发展和适应。这两个方面的挑战都提出了需要加强资金的资助力度。这些资金用于需要加强气候资料的可接受性、可操作性和改善模拟工具，从而提高对气候系统的认识，还需要清晰地说明模式的可信度和局限性，并且确认观测资料是一切需求的基础。这个新型平台上的气候资料如气候模式的结果、再分析资料观测以及相应的多种软件的自由的和开放式的应用将逐渐成为可能。但是这就需要各国政府和各种出版物支持这种新型的公开气候资料和公开研究成果，供大众使用。为解决这个问题，可以采取制定合同或协约，以保证气候资料的公开和自由使用，与此同时，有关政府和科学家们的权益应得到相应的保护。表 1 预计全球气候资料容量[1]Table 1 Expect the global climate data capacity [1]资料种类 2010 年台站等卫星 / 雷达气候模式0.52.02.52015 年 2020 年 2025 年 2030 年PB125202655541201005155200此外，气候资料的最优应用需要一个更有效的、多学科的、联合的组织团体，除了协调、组织与管理气候资料的介绍、收集和应用外，还要考虑各种资料的局限性，如资料样本空间和时间上的不确定性、仪器的改变、资料的质量控制手段，特别是建立在气候模式基础上的气候预测和预估的成果资料的不确定性，这个科学的联合组织需要不断地给用户提供这些方面的新信息。参考文献Overpeck J T, Meehl G A, Bony S, et al. Climate data challenges in the 21st century [J].Science, 2011, 331 700-702IPCC. Climate change 2013 the physical science basis [M]. Cambridge Cambridge University Press, 2013 1535[1][2]简 讯