中國科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)大氣與海洋科學(xué)系特聘教授穆穆在2022復(fù)旦大學(xué)管理學(xué)院科創(chuàng)周系列活動中，就氣候變化主題發(fā)表演講。穆穆院士分別就大氣科學(xué)研究關(guān)注什么、大氣科學(xué)對社會的貢獻(xiàn)以及大氣科學(xué)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)三個(gè)問題分享了自己的觀點(diǎn)。

什么是大氣科學(xué)研究？穆穆院士介紹，大氣科學(xué)研究的主要構(gòu)成包括觀測與相關(guān)的觀測設(shè)計(jì)、認(rèn)識與理解大氣、數(shù)值模擬與預(yù)測三部分。一方面可以對高影響的海氣環(huán)境事件做出有價(jià)值的預(yù)報(bào)，如臺風(fēng)、霧霾、風(fēng)暴潮等。另一方面還要應(yīng)對氣候變化，幫助政府制定政策，如當(dāng)前倡導(dǎo)的碳中和、碳達(dá)峰。

大氣科學(xué)領(lǐng)域碩果累累，但穆穆院士也指出，隨著全球變暖，近年來全球各地極端天氣氣候事件多發(fā)，人類的預(yù)報(bào)頻頻失誤。誤差的背后有三個(gè)原因：一是受儀器等影響，觀測存在誤差；二是我們對自然界的認(rèn)識還不充分、不全面；三是氣候本身是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。

大氣科學(xué)對人類社會有哪些貢獻(xiàn)？穆穆院士介紹，主要貢獻(xiàn)有三個(gè)方面。第一個(gè)方面，是預(yù)報(bào)和預(yù)測?！邦A(yù)報(bào)未來”大概是人類永恒的追求之一。“衡量一門科學(xué)是不是成熟的標(biāo)志大概有兩個(gè)方面，一個(gè)是對未來發(fā)生的事件能夠做出有價(jià)值的預(yù)報(bào)，第二個(gè)是對尚未發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象做出能夠被將來的觀測所證實(shí)的預(yù)言?！蹦履略菏拷忉?，人類歷史上，天文學(xué)一開頭是走在前面的，后來海洋學(xué)去預(yù)報(bào)潮汐，現(xiàn)在能夠預(yù)報(bào)天氣，進(jìn)行氣候預(yù)測，這是大氣科學(xué)研究作出的貢獻(xiàn)。

除此之外，穆穆院士介紹：“去年諾貝爾物理學(xué)獎獎給了Manabe和Hasselmann以及Parisi，Parisi是做分析性科學(xué)復(fù)雜性的，而前面兩位都是大氣科學(xué)家，頒獎的原因是對地球氣候的物理建模、量化可變性和預(yù)測全球變暖作出了重大貢獻(xiàn)?！痹诒Ｗo(hù)人類生態(tài)環(huán)境方面，大氣科學(xué)亦有貢獻(xiàn)。他舉例：“高空的臭氧是好的，因?yàn)樗梢宰钃醵滩ㄗ贤饩€，保護(hù)人類和生態(tài)系統(tǒng)。但是近地面的臭氧危害人體健康。1995年諾貝爾化學(xué)獎表彰了三個(gè)大氣化學(xué)獎，他們的主要貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)南極臭氧層空洞的形成主要是和人類排放的像冰箱所謂的冷凝劑氟利昂有極大的關(guān)系，他們的工作促進(jìn)了《蒙特利爾議定書》的簽訂，因此淘汰了大約99%的消耗臭氧層物質(zhì)。所以，他們這個(gè)貢獻(xiàn)對人類社會的發(fā)展是巨大的?！?/p>

盡管大氣科學(xué)對人類社會貢獻(xiàn)巨大，但是隨著全球變暖，近些年來全球各地的極端天氣氣候事件頻發(fā)，對它的預(yù)報(bào)出現(xiàn)頻頻失誤。大氣科學(xué)面臨正面臨著挑戰(zhàn)。

人類歷史上經(jīng)歷過很多次極端天氣災(zāi)害，但事實(shí)上，極端天氣災(zāi)害的預(yù)報(bào)水平還達(dá)不到人類所要求的精度。為什么預(yù)報(bào)會有誤差呢？穆穆院士解釋，有三個(gè)原因：一個(gè)是觀測有誤差，任何儀器觀測都有誤差的；第二個(gè)模式有誤差，人類認(rèn)識自然界還不全面、充分；第三個(gè)就是天氣氣候系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的、非線性系統(tǒng)。

他介紹，現(xiàn)在大氣科學(xué)界在做的事情就是無縫隙的預(yù)報(bào)系統(tǒng)，希望能夠把像龍卷風(fēng)這種時(shí)間尺度只有幾分鐘、十幾分鐘，臺風(fēng)這種時(shí)間尺度為幾天等的變化都能無縫隙地進(jìn)行預(yù)報(bào)。他坦言，這是一個(gè)非常有挑戰(zhàn)性的、需要長期努力的課題。穆穆院士介紹，其所領(lǐng)導(dǎo)的課題組主要在做兩件事：提出條件非線性最優(yōu)擾動（CNOP）方法來研究天氣氣候事件，指導(dǎo)目標(biāo)觀測與集合預(yù)報(bào)，這在2020-2022年的幾次臺風(fēng)預(yù)報(bào)中已經(jīng)取得了較理想的效果；同時(shí)關(guān)注北極，為北極觀測提供科學(xué)指導(dǎo)，將其作為提高長時(shí)間天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵途徑之一。