栏目导航

21世纪初大气科学国际..

20世纪三大环境宣言

国际地圈生物圈计划(I..

世界气候研究计划(WC..

全球环境变化的人类影响..

生物多样性计划(DIV..

国际生物学计划(IBP..

人与生物圈计划(MAB..

可持续生物圈的规划(S..

地球系统科学联盟(ES..

地球系统科学区域集成研..

地球系统的协调观测与预..

英国NERC“量化并理..

英国NERC“量化并理..

丹麦地球系统科学中心2..

美国NASA地球科学事..

美国NASA地球科学事..

21世纪美国高校地球系..

返回分类>>


日本全球变化前沿研究中心


前言
地球是太阳系唯一有生命存在的星球。生活在地球上的人类享受着水、空气、气候以及生态系统等自然条件赐予的恩惠。而以厄尔尼诺现象为代表的自然现象影响了整个地球,引发了多种异常的气候现象,同时这种自然变化给人类生活也造成了许多负面影响。
近年来由于人类活动引发的全球变暖问题得到了社会的普遍认识,大气中温室气体的累积将会影响自然界能量平衡和全球气候。1997年底在京都召开的气候变化框架公约的会议中首次提出了控制并减轻全球变暖的对策,2002年9月召开的可持续发展世界峰会上再次肯定了为提高生活标准而必须保护生态系统的观点。为了保护地球生态系统,必须要观测全球自然现象并阐明其变化原因。因此全球变化预测工作必不可缺。
全球变化前沿研究中心(Frontier Research Center for Global Change,FRCGC)以阐明各种全球变化原因并能够预测这种变化为主旨,然而,因为所包含的地球过程的复杂,预测全球变化不是件很容易的事情。考虑到地球是一个整体,FRCGC将研究大气、海洋和陆地之间复杂的相互作用,发展包括大气、海洋和陆地在内的数值模型,通过过程研究和模拟,。最终建立一个综合的地球系统模型,实现对地球上各种现象的可靠的预测。
1 FRCGC的目标与成立背景
我们赖以生存的地球有着46亿年的历史。而近年来人类活动严重的影响了地球,自然环境因为二氧化碳等温室气体的增加以及氟里昂气体的释放造成了平流层臭氧减少和森林覆盖率的降低。而且还经常受到火山、地震、气候异常等自然灾害的威胁。
为了保护地球丰富的自然和生态系统、建立与自然和谐的富饶社会,阐明全球变化机理并预测全球变化是十分有必要的。如果能够实现高准确率的全球变化预测,不仅能找到解决地球环境问题和自然灾害的对策,还能够有效利用各种自然现象。
在这样的背景下,文部科学省航空、电子等技术审议会地球科学技术分会出版了一个题为“实现全球变化预测”(Towards the Prediction of Global Change)的报告,重点指出集成研究和发展一个包括过程研究、观测系统和模拟统一系铳的必要性。
为了实现这个目标,宇宙开发事业团(现为宇宙航空研究开发机构,JAXA)和海洋科学技术中心(现为海洋研究开发机构,JAMSTEC)于1997年10月共同发起成立了全球变化前沿研究系统(Frontier Research System for Global Change,FRSGC)。
FRSGC经过7年的发展,2004年海洋研究开发机构改制后更名为FRCGC,并且在新的五年中长期计划基础之上开始了它的研究活动,旨在成为优秀的全球变化研究中心。FRCGC致力于国际科技合作,今后更加积极的为国际合作研究、IPCC以及WCRP贡献自己的力量。
2 研究体制
为了实现上述目标,JAXA和JAMSTEC于1997年10月发起成立了FRSGC的共同研究项目。并于2001年对第1期10年计划和第2期10年计划的前5年进行了外部评估,同时公布了项目成果并指出了今后的发展方向。
    FRCGC采用定期聘用国内外优秀研究者的流动研究员制度,是开放式的研究体制。在180多名研究员中有三分之一是国外的研究人员。FRCGC设立在JAMSTEC横浜研究所,地球模拟器中心与FRCGC设立在同一地方。图1为FRCGC的组织机构图。

图片1


3 财年预算

图片2


文部科学省项目是2002年开始的“人类、自然、地球和谐共存计划”(Project for Sustainable Coexistence of Human, Nature, and the Earth),计划执行时间为5年,涉及“生命科学”、“信息技术”、“环境”、

“纳米材料与科学”、和“防灾”重点领域。FRCGC参与了与“环境”相关的课题。
4 研究项目介绍
4.1 气候变化研究项目

亚洲社会和居民在很大程度上受到厄尔尼诺和亚洲季风的影响。席卷日本南岸的黑潮的路径变化也是此类大尺度大气海洋变化的一个表现。伴随着社会的高度化,阐明这些现象的发生与物理变化过程以及对它们进行预测就显得更加重要了。
气候变化研究项目的目的不仅要分析地球大气和海洋上的观测资料,而且要作出短期预报和临近预报试验,这种试验主要利用各种大气与海洋模型,阐明亚太地区气候变化机制以及相关的大气海洋现象。研究重点是短期气候变化,例如,厄尔尼诺/南方涛动和印度洋偶极事件,以及黑潮和印度洋海流变异。这个项目还通过研究诸如能够影响北太平洋地区基本气候的北极和北大西洋振荡事件,来考察十年至数十年尺度的大气变异机制。
以这些主题为中心,在积极促进与WCRP国际合作研究的同时,与国内外相关机构合作,开发更高水平的大气海洋模型。
该项目设立了三个研究小组:
 气候变化模型小组
 气候变化诊断小组
 气候变化可预测性研究小组一
4.2水循环研究项目
亚洲国家与夏季风和冬季风降水密切相关,同时,欧洲大陆的水循环也影响亚洲季风的变化,因此了解影响水循环变化的物理现象和机制是十分重要的。该项目的目的是预测亚洲和欧大陆水循环以及降水的季节和年际变化,同时,也要阐明大气和水系统中水分环流过程,发展过程模式以及建立必要的数据库。
水循环变化预测研究项目主要利用国际GAME(GEWEX亚洲季风实验)观测数据、卫星数据以及高分辨率气候与水文模型,对欧亚大陆以及亚洲季风区域中的水循环、水资源的变化机理以及受人类活动的影响将如何变化的问题进行研究。
该项目设立了三个研究小组:
 大尺度水分循环过程小组
 陆面水循环过程小组
 云和降水过程小组。
4.3大气成分研究项目
地球温暖化和全球大气污染等环境问题的直接原因是人类活动引起大气中微量成分的增加。微量成分主要有二氧化碳、甲烷、一氧化氮等温室气体以及气溶胶、臭氧、氮氧化物、硫化物、一氧化碳、VOC等大气污染物。这些微量成分在吸收并反射红外线和太阳光后引起气候变化的同时,也会对生态系统和人类造成环境影响。大气成分变化也称为大气质量变化,最近的研究揭示,该变化与气候变化之间有着极为密切的关系。
大气成分变率如二氧化碳、臭氧和气溶胶通量是直接引起气候和空气质量变化的因素,它是阐明全球环境变化机制的一个重要研究目标。大气成分研究项目旨在结合卫星和地面观测数据,研究阐明与大气环境变化如全球变暖和全球大气污染有关的大气成分的排放、输送、转换和清除的物理和化学过程,?K发展城市到全球尺度的化学天气预报系统,与空气质量-气候反馈路径相结合的化学气候模式,其目的是改善大气环境变化预报。
在进行这些研究的同时,还积极参加Transfom项目(全球三维大气输送计划)以及大气褐色云团(Atmospheric Brown Cloud,简称ABC)的UNEP新项目,为提高国际参与能力而努力。
该项目设立有三个研究小组。
 化学传输模拟小组
 温室气体模拟小组
 大气成分观测与数据分析小组。
4.4生态系统变化研究项目
该项目研究全球环境和气候变化对生态系统的影响,以及生态系统如何对气候和环境变化,例如全球变?康挠跋臁F渲氐闶俏镏恃?环模式和分布结构模式,个体有机生物作用以及生态参数化。时空动力学模式,低水平生态系统模式和物质(如碳)循环模式等若干海洋模型正在研制中。该项目的特色在乎同时关注陆地和海洋生态系统。
    生态系统尽管是环境变化的构成要素,但由于生态系统现象的局限性、非均一性和复杂性,与全球生态系统观测和模型化研究以及大气海洋其它领域相比研究比较滞后。建立全球变化综合模型,生态系统变化的模型化与数据收集是必不可少的。生态系统变化预测项目主要研究生态系统与全球环境气候变化之间的相互影响,解释这种机理以及生态系统的模型化。
生态系统变化预测领域在开发Sim-CYCLE模型(大气与环境对生态系统生产量和碳素收支影响的模型)和Pipe-Tree模型(环境与气候变化对个别树木生长影响的模型)的同时,还利用了卫星数据、地上和海上的实测数据,在评价陆地植被、积雪和海洋浮游生物、二氧化碳交换的空间分布及变化方面取得了一定成果。
今后该领域的重点除加强以上的研究外,还应该加强各领域间的横向研究,并建立综合地球变化模型。
该项目设立了三个研究小组:
 陆地生态系统模型研究小组
 生态系统空间观测与模拟小组
 海洋生态系统模型研究小组。
4.5全球变暖研究项目
该项目的目标是通过三个子计划建立一个可靠的、定量化的全球变暖计划。第一个子计划是确定气候对大气成分如温室气体和气溶胶变化的响应,以阐明全球变暖的物理机制。第二个子计划是通过数值试验和与观测分析结果相比较,发展一个高性能的大气-海洋-陆地耦合模式。第三个子计划是探讨对地质尺度的气候变化响应



摘自:《地球系统科学发展战略研究》