气候模式(2)

　　气候模式的模拟功效是很有价值的，它依照普遍遵守的原理和比较精确的方法，从简化枝节和抽象本质的思路入手，常常可以取得相当可靠的结果，上面的图、表已是例证。如果再考察一下对于年平均海面温度的模拟时，就会对此产生更为深刻的印象。

　　在气候模式中，太阳辐射能起着决定性的作用。能量的平衡、能量的流动、能量的交换等，都是需要充分了解的。为此，我们特将太阳辐射能的平衡状况，归纳在表5-15中。

　　在理论地理学中，我们很有必要了解全球气候状况“数值过程—响应系统”的概念及其潜在的应用。但目前还很少看到有关这类研究的发展或创新。一般而论，在理论地理学中的气候学模型，还缺乏物理气候学的基础与动力气候学的专门训练，尤其在大

　　尺度的过程—响应模型方面，更是如此。

　　本节的目的在于引进一类数值方法，由此出发而有效地模拟全球气候系统的动态过程。这必然涉及到能量转换（即太阳辐射能在地理环境中的分布、平衡、转换等一系列问题）及大气环流问题。从模型的基本性质出发，要求所用的统计参数应尽可能地少，

　　而且对它们的处理应尽量地简单，这样的气候模型才有可能被广泛地接受，以便有效地模拟全球范围内温度分布与大气环流的格局。

　　现在阐释一个一维的全球能量平衡模型。作为该模型的基本变量，应该知道年平均表面温度随地理纬度的变化。这种模型十分类似于赛勒斯（Sellers）于1969年所建造的那种模型，因此仍坚持在对水平运动的描述上，采用由行星边界层演绎出风场的变化。所使用的输入变量和输出变量，列于下边：

模型输入变量模型输出变量

　　太阳温度海面温度

　　太阳半径地表温度

　　平均太阳常数太阳辐射

　　地球轨道半径地面辐射

　　地轴倾斜净余辐射

　　轨道偏心率潜热转换

　　转动角速度显热转换

　　夏至总热量转换

　　近日点日期经向风

　　有效发射率纬向风

　　地面高度湍流扩散

　　海洋覆盖面积饱和水汽压

　　反射率比湿

　　上述变量可在天文的、大气的和下垫面因素的扰动下，对全球气候变化的有关理论，实施模拟和实验。

　　我们所介绍的这个模型，属于解释性的模型。它基本上是以地—气系统能量平衡方程作为出发点的，并以地球上每10个纬度值为一个“带”模拟所研究的结果，其基本方程为：

　　式中：Rs为辐射平衡；Lc为水汽的净热通量；C为净显热通量和由大气循环而致的潜在能；F为由洋流而致的净显热通量；P为平流越过纬向环圈的能量总和（lc C F）；A0为一个带的面积（包括10个纬度值）；l0和l1分别为这个带北部边界和南部边界之长度。

　　在如上所述的模型中，需要知道△T的数值，它表示连续的带之间的温度差（T0-T1）。上式提供出一个简单的计算程序，并且可由能量的输入、输出和地—气系统中的能量转换给予表达。

　　每一个带的辐射平衡项为：