CMIP6(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,第六次耦合模式比较计划)是一个由世界气候研究计划(WCRP)发起的全球性气候模型比较项目,旨在通过多模型比较来提高对气候变化的理解和预测能力。该项目始于2015年,汇集了来自全球多个研究机构和大学的气候模型数据,涵盖了从工业革命前到21世纪末的气候变化模拟。
CMIP6的组织背景是WCRP的“大挑战”计划,旨在通过国际合作打破当前阻碍气候科学进步的关键壁垒,为决策者提供“可操作的信息”。CMIP6的核心目标是回答以下三大科学问题:1.地球系统如何响应外强迫;2. 造成当前气候模式存在系统性偏差的原因及其影响是什么;3.如何在受内部气候变率、可预报性和情景不确定性影响的情况下对未来气候变化进行评估
CMIP6的实验设计包括三个主要部分:1.DECK实验:即气候诊断、评估和描述(Diagnostic,
Evaluation and Characterization of
Klima),用于维持不同CMIP阶段之间的连续性,并记录模型的基本特征。2.历史模拟:从1850年到近现代的历史模拟,用于评估模型对已知气候变化的模拟能力。3.
CMIP6认可的模型比较项目(MIPs):共有23个MIPs,这些项目基于DECK和历史模拟,旨在解决一系列具体的科学问题,填补前几阶段CMIP的科学空白。
# CMIP6中常见的实验模拟类型 1. 历史实验(Historical Experiments)
目标:模拟1850年以来气候变化,分析人为和自然强迫的作用。
常见实验:
historical:基于观测记录的综合历史强迫实验。
hist-aer:仅考虑气溶胶影响的实验。
hist-GHG:仅考虑温室气体强迫的实验。
hist-nat:仅考虑自然强迫(火山、太阳辐射)的实验。
CMIP6数据集具有以下特点: -
多模型:包含来自全球多个气候模型的模拟结果,允许进行模型间的比较和不确定性分析。
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多情景:涵盖了不同温室气体排放路径下的气候预测,如共享社会经济路径(SSP)。
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多变量:数据内容包括温度、降水、海平面、碳循环等气候变量的历史记录和未来预测。
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高分辨率和长时间序列:适用于各种气候变化研究,包括极端天气事件、海平面上升和生态系统响应等。
CMIP6 (第六次耦合模式比较计划)通过23个子模式 (Model
Intercomparison Projects,
MIPs)开展标准化实验比较,旨在评估气候模型性能、研究地球系统关键问题并预测未来气候变化。以下是主要子模式及其研究内容:
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AerChemMIP:聚焦气溶胶与化学过程模拟,评估不同气候模型对气溶胶和化学过程的处理能力,研究气溶胶-气候相互作用。
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CFMIP:通过云反馈实验比较不同模型对云特性的模拟效果,分析云对气候系统的反馈机制。
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C4MIP:专注于碳循环与气候系统的耦合机制,研究碳循环对气候变化的放大效应。
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DAMIP:通过检测与归因分析,评估模型对气候变化的检测能力,明确气候变化成因。
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DECK:气候诊断实验,用于维护不同CMIP阶段的连续性,记录模型基本特征。
- Decadal Climate Prediction
MIP:研究十年尺度气候变化预测能力,提升长期气候预测的准确性。
- Dynamic Vegetation
MIP:关注植被动态对气候系统的反馈作用,评估模型对生态系统响应的模拟能力。
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FAMIP:通过历史模拟实验验证模型对过去气候变化的模拟精度,包括1850年以来的工业革命后气候变化。
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HighResMIP:采用高分辨率模拟(如0.1°×0.1°网格),研究极端天气事件和区域气候特征。
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LandMIP:聚焦陆面过程模拟,评估模型对地表能量平衡、水文循环等关键参数的处理能力。
- OceanMIP:通过海洋模型比较,分析海洋对气候变化的响应及内部变率。
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PAMIP:研究极地气候系统(如海冰、温度)的模拟精度,改进极地气候变化预测。
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PMIP:通过历史模拟验证模型对冰川、永久冻土等极地关键要素的模拟能力。
- SAPORC
MIP:关注土壤碳循环与气候系统的相互作用,评估土壤碳库对气候变化的影响。
- Shared Socioeconomic Pathways MIPs (SSPs):基于
IPCC提出的五种未来社会发展路径(如可持续发展、区域竞争等),分析气候变化适应与减缓策略。
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WarmingMIP:评估模型对全球变暖的模拟能力,包括温度、海平面上升等关键指标
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ScenarioMIP:旨在通过设计不同情景预估试验,评估未来气候变化对社会经济系统的影响。ScenarioMIP通过组合共享社会经济路径(SSP)与典型浓度路径(RCP),构建7种组合情景(如SSP1-1.9、SSP2-4.5等),分析气候变化对区域气候的影响。例如,
淮河流域
研究表明,到2100年,除SSP1-1.9外,其他情景下年均气温和降水均呈递增趋势,且气温上升幅度随辐射强迫增加而扩大。【张丽霞,陈晓龙,辛晓歌.CMIP6情景模式比较计划(ScenarioMIP)概况与评述[J].气候变化研究进展,2019,15(05):519-525.】
共享社会经济路径(SSPs)是政府间气候变化专门委员会(IPCC,Intergovernmental
Panel on Climate
Change)为促进对未来气候变化影响、适应和减缓的综合分析而构建的新一代情景组合。SSPs描绘了未来经济社会系统五种不同的发展模式,反映了经济社会发展与应对气候变化减缓适应挑战间的关联,是开展气候变化影响评估和制定气候政策的核心基础。
SSPs是IPCC于2010年推出的,旨在描述全球社会经济发展情景的工具。这些情景在典型浓度路径(RCPs)情景基础上发展而来,用于定量描述气候变化与社会经济发展路径之间的关系,反映未来社会面临的气候变化适应和减缓挑战。SSPs情景需要涵盖人口和人力资源、经济发展、生活方式、人类发展、环境与自然资源、政策和体制、技术发展等七个方面内容。
SSPs设计了五种社会经济发展路径,分别是:
- 可持续发展路径(SSP1):强调可持续发展和环境保护。
- 中间路径(SSP2):平衡经济发展和环境保护。
- 区域竞争路径(SSP3):强调区域间的竞争与合作。
- 不均衡路径(SSP4):经济发展不均衡,贫富差距加大。
- 传统化石燃料路径(SSP5):依赖传统化石燃料,环境压力较大。
SSPs在CMIP6中得到了广泛应用,与RCPs(典型浓度路径)相结合,形成了SSP-RCP情景矩阵,SSPs描述了未来社会经济发展的不同路径,而RCPs则描述了不同温室气体排放情景。比如可持续发展路径下的低排放SSP1-2.6,中间路径下的中等排放情景SSP2-4.5,化石燃料路径下的高排放情景SSP5-8.5。【https://zhuanlan.zhihu.com/p/21073324699 https://blog.csdn.net/Akesususu/article/details/145154032】
MIPs与GCMs的区别:
MIPs(Model Intercomparison Projects)和GCMs(Global Climate Models, 全球气候模型)是气候研究中的两个不同概念。GCMs 是具体的气候模拟工具,独立运行,用于研究气候系统的演变。MIPs 是国际合作框架,整合多个GCM的结果,通过对比和分析揭示气候系统的规律。两者相辅相成,共同推进气候科学的发展。例如,CMIP6使用多个GCM(如CESM2、MPI-ESM1.2)完成其实验框架中的历史和未来模拟,从而为IPCC报告和全球气候政策提供科学支持。
这里引用博主的话大概是:
MIPs的作用MIPs可以理解为一个国际赛车比赛,它定义了统一的赛道、比赛规则和目标。例如:MIPs规定了历史模拟和未来情景模拟(如SSP情景),参与的所有GCM必须在相同的实验条件下运行。
GCMs的作用GCMs是参赛车辆,不同的赛车(如CESM、MPI-ESM、BCC-CSM)由不同车厂(研究机构)制造,每辆车的设计理念和性能各有不同。
比赛中对比车辆的速度、操控性能等(即模式的性能和模拟结果)。
总结来说,下载气候数据时,选择MIPs或GCMs取决于研究目标。如果研究需要对比多个气候模式(GCMs)在统一实验条件下的结果(如全球气温变化、降水趋势),或者关注特定科学问题(如云反馈、土地利用变化、碳循环等),可以选择MIPs数据,因为它整合了多个模式的标准化输出,便于多模式对比和分析。如果研究重点是分析单一气候模式的表现,特别是某个模式的独特实验、区域气候模拟或自定义实验,选择GCMs数据会更合适,因为GCMs数据包含更详细的模式输出和非标准实验结果。
通过ESGF平台下载数据时,根据研究需求筛选MIPs或GCMs,文件名中通常会注明实验框架(如ScenarioMIP、CFMIP)和模式名称(如CESM2、MPI-ESM),便于快速定位目标数据。
CMIP6 参数列表variable id
https://blog.csdn.net/qq_41644037/article/details/144390583