随着全球气候危机的加剧，地球气候系统模式正成为应对气候变化的关键工具。这些模式通过复杂的数学模型，帮助科学家们预测未来的气候走向，为全球气候治理提供科学依据。而中国在这场全球性的气候研究中，正扮演着越来越重要的角色。中山大学李宸昊等概述了中国参与第六次国际耦合模式比较计划的情况，并统计分析了中国地球气候系统模式在第六次国际耦合模式比较计划相关研究中的被引用情况、研究概况及特点。结果发现，中国模式应用广泛，影响力较大，但缺乏高被引的成果，需要整合资源集中发展代表模式。此外，简要介绍了正在筹备中的第七次国际耦合模式比较计划，并总结了中国在模式发展方面所面临的机遇与挑战。
中国模式在CMIP6中的表现
第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）是全球气候研究领域的一次重大行动，汇集了来自26个国家的53个模式研发团队，共有134个模式版本参与其中。中国在这次计划中的参与度达到了历史之最，共有9个机构的13个版本的地球气候系统模式成功参与。这些模式不仅展示了中国在气候变化研究领域的深厚实力，也体现了中国对全球气候变化问题的高度重视与积极贡献。
从数据来看，中国模式在CMIP6中的表现十分亮眼。在2016—2024年期间，中国参与CMIP6的13个模式共计被引用了1865次，仅次于美国，位居全球第二。其中，国家气候中心的BCC-CSM2-MR模式引用次数最多，达到了617次。这一模式对物理参数化方案进行了优化改进，并提高了大气模式分量的水平和垂直分辨率，显著提高了模拟全球平均地表气温、海表面温度、大气环流以及海冰范围及厚度等关键气候要素的能力。
CMIP6研究热点与中国模式的贡献
CMIP6的相关研究涵盖了气候变化的多个方面，包括降水、温度、海表面温度、厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）等气候要素，以及气候变率、敏感性、模拟等研究方法。通过CiteSpace文献分析工具，研究人员发现CMIP6计划的模式数据已被广泛应用于气候变化及其相关热点领域，例如ENSO循环在全球气候变化中的作用探讨、自然灾害引发的人口及环境暴露风险评估、极端事件及气候现象的检测归因研究等。
中国模式在这些研究中发挥了重要作用。例如，Turnock等评估了臭氧和PM2.5等空气污染物的历史和未来变化，发现BCC-ESM1模式在模拟历史及未来臭氧浓度时有更高的灵敏度；Shi等利用BCC-CSM2-MR模式输出数据模拟中国地区在多个未来排放情景下的经济作物山苍子分布情况，发现随着辐射强迫的增加，山苍子高适宜种植区面积增加显著；Xin等比较了CMIP6和CMIP5模拟中国降水和东亚夏季风的情况，发现BCC-CSM2-MR模式在模拟中国东部降水方面表现出色。
科技与生活的融合
随着CMIP6的结束，第七次国际耦合模式比较计划（CMIP7）正在筹备中。CMIP7旨在回应自CMIP6以来日益凸显的紧迫和新兴科学问题，为气候变化研究和政策制定提供更为坚实和全面的科学支撑。CMIP7的试验设计在多个关键方面实现了显著的改进，包括DECK试验的扩展、“快速通道”试验的引入以及排放驱动模拟的强调。
中国将继续参与CMIP7计划，并在其中发挥重要作用。中国科学院大气物理研究所、国家气候中心、自然资源部第一海洋研究所和南京信息工程大学等机构的模式团队均在准备参加CMIP7计划。与参加CMIP6的版本相比，中国模式的新版本主要在模式分辨率、参数化方案、物理过程、多因素相互作用及针对AR7 FT试验的排放驱动过程进行改进升级，以适配CMIP7计划的新要求。
包括核心试验评估与特征化实验，模式比较子计划试验（CommunityMIPs，CoMIPs），以及CMIP7 新引进的具有问题针对性的“快速通道”（“AR7 Fast Track”）试验
中国模式面临的挑战与机遇
尽管中国在地球气候系统模式研发领域取得了显著成就，但仍面临着诸多挑战。首先，气候模式的研发需要长期不懈的坚持和持续不断的资助。中国模式研发机构应当着眼于长期规划，持之以恒地优化改进现有模式，避免频繁地另起炉灶而导致人力和物力的过度消耗。其次，加强模式研发机构的协同合作，通过模式代码开源等方式，吸引国内外顶尖人才共同参与模式的开发与优化。此外，提高模式分辨率和小微空间尺度的模拟能力、加强与生物地球化学模式的耦合、进一步加强区域模式的研发等也是中国模式未来发展的重要方向。
然而，中国模式的发展也迎来了诸多机遇。中国政府高度重视气候变化问题，出台了一系列政策以支持地球气候系统模式的研发，并通过相对统一的管理，集中经费投入和整合优势研究力量。同时，高性能计算技术的飞跃、机器学习辅助模式研发、卫星遥感与观测系统的革新等都为中国地球气候系统模式的发展提供了强大的技术支持。此外，青年人才的培养和广泛的应用前景也为模式的发展提供了坚实的人才基础和广阔的市场空间。
总之，中国地球气候系统模式在CMIP6中取得了显著的成就，展现了强大的影响力。随着CMIP7的到来，中国模式将迎来新的挑战与机遇。通过持续的技术创新、国际合作与交流，中国科学家有望在地球气候系统模式领域取得更大的突破，为全球气候变化应对和治理贡献更多的中国智慧和解决方案。
论文链接：https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2025.010
来源： “地球科学进展”公众号
https://mp.weixin.qq.com/s/0BXwx17nPq9AsvvuaVHsqg
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