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\ begingroup美元

一些天气模式包括GFS (全球预报系统)及NAM (北美中尺度模式).

一些气候模式包括CCSM (群落气候系统模式)和NASA GISS (戈达德太空研究所)模型。

它们使用的物理、参数化和其他属性的类型有什么不同?

\ endgroup美元
1
  • 1
    \ begingroup美元 介意解释一下缩写吗? \ endgroup美元
    - - - - - -Gimelist
    2014年11月27日11:41

2答案2

20.
\ begingroup美元

天气和气候模型之间的主要区别有很多。它们的核心是同一组原始方程,但在此基础上又有许多不同之处。

一个天气模型只能(熟练地)预测未来10天左右的情况,而一个气候模型可以整合未来数百年的情况。这里的主要区别是在天气模型中,我们关心的是在哪里暴风雨或锋面的在气候模型中,你得到的是天气,但你不太关心天气在哪里或具体什么时候出现,因为你在寻找一个长期的均值(例如,天气模型关心飓风在哪里,以及它将在何时/何地影响陆地,而气候模型可能只关心每年飓风的平均数量,而不关心这些风暴的细节)。

其他的差异:

  • 空间/时间分辨率

    由于气候模型在未来的运行时间要比天气模型长得多,在相同的时间尺度上,它将有更多的整合时间步骤。增加模型时间步长可以缓解这种情况,但出于数值稳定性的考虑,时间步长越高,空间分辨率就必须越粗糙。因此,总的来说,气候模式比天气模式在更大的时间和空间尺度上运行。较粗的分辨率可能迫使在气候模式中采用更多的参数化。例如,一个3公里的天气模型可以明确地解析对流,而一个30公里的气候模型肯定不能,需要参数化对流。

  • 数据同化(DA)

    天气和气候模型对DA的使用各不相同。最大的区别在于如何使用DA将模型“旋转”到初始化时间。对于天气模型,如果要使用DA,那么在模型开始集成到未来之前,您可能只有几个间隔几个小时的DA步骤。对于一个气候模式来说,在达到当前时间并开始预测之前,DA期可能要长达100年。然而:

    这种[将DA纳入气候模型]发生在模型发展的许多阶段,包括子网格尺度效应的参数化和模型调整。然而,这个过程并不是系统地完成的,目前的实践也不被认为是“数据同化”。似乎越来越多的人认识到,DA将在未来的气候模式发展中发挥重要作用。这在一定程度上是由于需要量化模型预测中的不确定性。然而,对于如何在这些大规模气候模型中使用DA,还没有达成共识。(来源:http://www.samsi.info/working-groups/data-assimilation-ipcc-level-models-climate-uq

  • 耦合模型

    天气模型可以将海洋表示为参数化的表面通量(动量、湿度等),也可以通过数据同化来处理。气候模型通常将大气模型与海洋模型结合起来,并对海洋进行模拟。实际上,气候模型是典型的相互通信的模型组合。你可能有一个大气模型,一个土壤模型,一个海洋模型,一个植被模型,一个化学模型,等等。天气模型可能具有这些特征,但通常是作为参数化。

  • 空间覆盖率

    天气模式从全球模式到非常本地化的区域模式各不相同,在某些情况下可以非常理想化。气候模型往往是全球性的。这不会改变所涉及的物理,但会影响方程的特定形式。一个全局模型将在球坐标中求解,许多人使用谱方法。区域天气模型将使用笛卡尔坐标,并可能做出其他假设,以简化模型特定目的的物理(例如,风暴尺度的理想天气模型可能忽略科里奥利)。

\ endgroup美元
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  • \ begingroup美元 气候模型可以不用DA吗?它们肯定是作为结果和预测来运行的,因为有足够的数据可用? \ endgroup美元
    - - - - - -半日西蒙
    2014年4月16日11:08
  • \ begingroup美元 气候模型通常在过去的某个时间启动,将其初始输出与真实数据进行比较,否则你就没有什么可以比较和判断不同模型的输出,所以我认为气候模型肯定会使用DA。 \ endgroup美元
    - - - - - -hugovdberg
    2014年4月17日12:25
  • \ begingroup美元 @hugovdberg我改写了DA部分。这不是我的专业领域,请随意编辑以改进它。 \ endgroup美元
    - - - - - -凯西
    2014年4月17日13:07
  • 1
    \ begingroup美元 @casey在我看来,你说的和你原来的答案完全相反,但这是一件好事:-) \ endgroup美元
    - - - - - -hugovdberg
    2014年4月17日13:09
  • 1
    \ begingroup美元 你的数据同化是不正确的。天气模型使用数据同化广泛ECMWF的例子).气候模型使用数据同化,不要试图再现大气的当前状态,而是它在很长一段时间内的平均状态。大气气象参数的点测量对气候模式没有用处,其时间分辨率无法使用它们。他们可能吸收长期参数,但这绝对是实验性的。 \ endgroup美元
    - - - - - -gerrit
    2014年4月17日22:24
16
\ begingroup美元

这个答案并不完整,但它是一个开始。

最重要的区别之一是:

天气模型使用测量,而气候模型不使用

换句话说:天气模型是一个初值问题.输入的初始值对于结果的正确性至关重要。

气候模型解决的主要问题是边值问题.初始值应该无关紧要。事实上,气候模型是“旋转起来”的,这意味着,要确定2000-2100年的气候,模型运行可能从1950年开始到去掉初始值。那么,相关的信息就不是天气或者2063年3月23日;但天气的统计(均值、标准差等),超过2060-2090年(例如)。

所以如果一个气候模型运行1900-2100年,预计它不会重现特定年份的气候.这通常被误解,可能会被气候怀疑论者认为是气候模型不起作用(例如,“它们不会重现最近明显的大气变暖的缺乏!,没有意识到这一点这没关系).不同的是分析或再分析(天气)模型使用度量,因此准确地表示特定年份的天气。

如前所述,这只是部分答案。还有许多更重要的区别,但这是最重要的区别之一。

\ endgroup美元
2
  • 1
    \ begingroup美元 我认为重要的是,你要将模型的期望区分为后验和预测。例如,后验气候运行预计会显示大火山爆发后的某一年变冷。 \ endgroup美元
    - - - - - -f.thorpe
    2015年9月18日3:46
  • \ begingroup美元 这超出了我的专业范围。我想,对于哪些事件应该或不应该被包括在后续报道中,会有一定程度的讨论。 \ endgroup美元
    - - - - - -gerrit
    2015年9月18日10:32

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