气候模拟/数值计算方法

气候模式的分类

这里介绍两种气候模式的分类。

McGuffie and Handerson-Sellers (2005) 将气候模式按四个维度进行分类。四个维度是：A 地表过程；B 辐射过程；C 动力过程和模式分辨率；D 生物化学过程。气候模式因对这四个维度的覆盖程度和表达水平不同，从简单到复杂可分类如下：

• 能量平衡模式（A） EBM
• 1D 辐射对流模式（B） RCM
• 2D 统计动力模式（ABC） SDM
• 中等复杂度地球系统模式（ABCD） EMIC
• 耦合气候系统模式（ABC） CSM
• 高分辨率地球系统模式（ABCD） ESM

Claussen (2002) 将气候模式按三个维度进行分类。三个维度是：A 分辨率表达的精细程度；B 物理过程的完整程度；C 可积分性。气候模式因在这三个维度上的差异可大体分为三类：

• 概念模式（或简化模式）：A和B都很差，通常只关注某一种或几种重要的物理过程，如EBM就是一个很好的例子。但C非常出色，因而常用语古气候模拟，动辄就能模拟成千上万年，为了解气候的长期演变特征提供了可能。
• 中等复杂度地球系统模式（EMICs）：ABC三方面都很平衡，是研究历史气候和古气候的利器。通常大气都是简化的EBM或SDM，海洋是EBM或原始方程，其它模块尽可能使用较简单的参数化。IPCC-AR4曾给出过一个EMICs的列表，汇总了8个EMICs的主要参数，参见 https://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/ch8s8-8-3.html
• 完整的耦合气候模式：A和B最好，但C最差。这是狭义概念、一般意义上人们常说的气候模式。大气和海洋通常都是原始方程模式，海冰和陆面过程有可能有不同程度的简化。不含化学过程的常称为CSM（Climate System Model），含化学和其它更多Biogeochemistry过程的称为ESM（Earth System Model）。