氣候系統預測:基礎創新和集成應用

王會軍 戴永久 楊崧 李天明 羅京佳 尹志聰 段明鏗 周放 張藝佳

摘要 隨著全球變暖，極端天氣氣候事件增強，天氣氣候災害造成的損失也愈發嚴重。當前氣候預測的準確性遠遠不能滿足社會需要，氣候系統預測理論和方法面臨著眾多挑戰性問題。為提檔氣候預測科學水平和準確率，由南京信息工程大學和中山大學承擔的“氣候系統預測研究中心”獲得國家自然科學基金基礎科學中心項目支持（2021年1月—2025年12月）。在該項目執行的前三年，項目團隊開展了大量深入系統的研究，并取得了若干重要進展：1）揭示了氣候系統的若干關鍵變化、驅動力和機制;2）剖析了海-陸-冰-氣相互作用對我國重大極端氣候事件的影響;3）在氣候系統數值模式研發和預測系統集成方面取得重要進展;4）發展了延伸期-S2S-年代際的氣候系統預測理論和方法。本文對這些進展作了扼要介紹，并針對氣候與環境變化歸因、古今氣候環境研究融合、跨時空氣候系統變異和極端氣候、人工智能與氣候科學、年代際預測和風險應對體系等關鍵科學問題做了展望。

關鍵詞氣候系統;氣候預測;極端氣候;海-陸-冰-氣相互作用;全球變化

1 背景和科學目標

氣候變化與氣象災害是人類始終面臨的重大挑戰。隨著全球氣候變暖，極端天氣氣候事件造成的損失也愈發嚴重。2000—2019年全球極端天氣氣候造成的經濟損失比上個20年增加約一倍（United Nations Office for Disarmament Affairs，2020）。近些年，我國重大極端氣候事件屢破紀錄，例如，2022年發生在長江流域的高溫干旱誘發了超強鏈式災害（Yin et al.，2023a）;2023年發生在京津冀地區的特大暴雨，創1891年以來的歷史記錄（Zhao et al.，2024）。……