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1、第18卷第1期地理科学进展Vol.18,No.11999年3月PROGRESSINGEOGRAPHYMar.,1999气候变化综合评估模型张雪芹葛全胜(中国科学院地理研究所,100101北京)摘要本文概述了气候变化综合评估模型(IAM)的定义、组成、特点及应用。IAM可视为一种促进人类更好地理解气候变化问题的工具,它为研究者和决策者提供了一种十分有益的关注环境问题的框架或方法论。在此基础上,该文具体介绍了国外一个发展相对成熟的气候变化综合评估模型——温室效应综合评估模型(IMAGE2.0)。关键词气候变化综合评估模型温室效应的综合评估模型(IMAGE2.0)全球变
2、化研究至今已有20余年,与气候有关的研究通常围绕着气候变化问题的一个方面或空间尺度,在现实中气候问题却涵盖社会、生物圈、气候系统等相互关联的诸多因素。目前该项研究侧重于研究自然过程、生物过程以及人类活动过程的相互作用,涉及意义重[1,2]大的跨学科协作,而非多学科分别进行的合作研究。气候变化的综合评估模型正是跨学科协作的一个重要尝试和新的生长点。90年代以来,经欧美国家学者的深入研究,气候变化综合评估模型已从纯理论探讨进入应用阶段。近年的有关模拟结论已为IPCC和UNFC-[3]CC重视并采纳。1气候变化综合评估模型(IAM)1.1概念气候变化综合评估模型(Int
3、egratedAssessmentModels,简称IAM)是基于建模系统物理特性而进行输入条件假设的计算模型。采纳了相关学科包括被证明合理的尺度转化、非线性简化的无量纲化和参数化方案以及专家模型,可基本上描绘整个系统的关键动力学过程及相互关联的连续图象。尽管IAMs无法进行具体的预测,但可提供不同(或若干组)综合假设条件(又称情景(Scenario))下气候变化可能产生的影响,用以支持各种层次上的决策。IAM的优势就在于它能计算不同外部假设条件下以及多个因子同时相互作用时的结果。1.2要素组成气候变化IAMs要素可分为4类(见图1):人类活动、大气成分、气候和海
4、平面、生[4]态系统。其中,人类系统通过两种途径与自然系统建立联系。一方面,人类活动(如CO2排放或土地利用)直接影响气候变化;另一方面,人类活动亦受气候变化直接或间接地影响,譬如温度变化可直接影响室内取暖或制冷的需求,也可间接影响海平面、作物生产力*本文受国家自然科学基金课题(49771006)和中国科学院重大项目(KZ951-B1-203-1)资助。来稿日期:1998-091期张雪芹等:气候变化综合评估模型61或生物多样性的变化。图1气候变化综合评估模型要素框架Fig.1Thekeycompontentsofintegratedassessmentmodels
5、onclimaticchange1.3特点IAMs告知人类活动与气候变化之间将可能出现什么样的相互作用情景,它可视为一种促进人类更好地理解气候变化问题的工具,而并不是预测未来会发生什么的模型。IAMs考虑了信息集成与评估的连贯性,为研究者和决策者提供了一种十分有益的关注环境问题的框架或方法论。但鉴于IAMs待建模的系统庞大、复杂而无序,目前IAMs仅能简单表征自然与社会系统,所给出的模拟结果也只是概念性和框架性的;另外,IAM所涉及的许多领域的科学知识现在尚不完备或者匮乏,如人类、动植物的价值、健康和多样性都难以定量表述。因此,目前IAMs在这些方面还无法明确告诉
6、决策者如何采取相应的应对措施。鉴于此,许多IAMs开发者倾向于低调处理IAMs结果的可信度,他们认为目前的研究尚不足以构成制定相关政策响应的基础。IAMs不同于大气环流模型(GCMs)。它通常包括自然和社会模型,考虑了影响温室气体排放情景以及自然气候系统的政治、经济变量。GCMs则仅考虑自然气候系统。尽管有些IAMs的设计中也包括了多种气候建模计划,如,零维或二维能量平衡模型,但受计算时间的限制,集成三维大气环流模型和人文因素模型来构建综合评估模型,当前是不可行的。即使随着计算机技术的发展,模型运行时间显著下降了,IAMs也不能把整个的GCM纳入到它们的模型结构中
7、去,而只能依赖简单气候模型的未来气候变化与人类活动之间所可能发生的相互作用情景。总之,气候变化综合评估模型的精髓可概括为:考虑了自然-社会-经济各种关系和反馈62地理科学进展18卷过程;无量纲化做得好;给出了定量框架。其不足之处在于:参数化方案过于简单,假设情景已存有误差,则参数化后误差转移,并经多个量级放大,模型结果已无预测意义。1.4应用首先,IAMs主要服务于关注全球气候变化问题的决策者,它为决策者提供了一个独一无二的了解并理解气候变化问题的机遇。尽管IAMs无法告知决策者如何处理气候变化,但通过快速估计不同的政策可能如何影响全球气候,IAMs能够判断不同的
8、政策取向,
