11.2 氣候模式可靠嗎？

預測氣候的工具，如前所述，包括統計模式及氣候模式。前者指的是用過去資料的統計特性預測未來氣候的變化，雖然這類模式在某些特定問題上具有不錯的預測能力，但是有效期限頂多只有幾個月至1年。用這類模式去推估21 世紀氣候成功的可能性極低。氣候模式一般指依據已知之科學定律、理論設計之數理模式。這些模式或許仍缺乏準確的預測能力，但是因為有一定的理論依據，是比較有發展潛力的工具。

IPCC科學家所用的氣候模式實際上已經十分複雜，雖然它們仍無法包含所有可能影響氣候的機制( 因為，我們還不瞭解! )。目前，用來研究氣候變遷的主要氣候模式為全球大氣-海洋耦合模式，它考慮了大氣運動、表面洋流、溫鹽環流、以及大氣/海洋交互作用。除此之外，大氣化學、植被及土壤的影響也都考慮在內。在用這些氣候模式推估可能的氣候變遷之前，我們必須評估、瞭解這些模式模擬現今氣候的能力。

這些模式已經具有相當程度的模擬能力。比如，它們對地面氣溫及降水的模擬，已經能掌握到主要的分布形態。但是與觀測值相比，平均而言，模擬的氣溫在高緯度地區偏高，有些模式的偏差甚至高達14℃；低緯度地區的氣溫則偏低約2℃ (圖11-1 )。 極區氣溫偏高的原因可能是，這些模式過分強調冰-反照率機制，而低估了其他機制的影響（比如，低雲的冷卻效應）。此一系統性偏差導致南北方向氣溫梯度較小，比較不利於天氣系統的發展。這也是為何這些模式大多低估了中緯度天氣系統的活躍度。更值得注意的是，模式彼此之間的差異相當大。此一現象在高緯度地區尤其明顯，而且夏季比冬季明顯。模式間差異越大的地區，表示模式對該地區的模擬能力越低。因此，目前的氣候模式對高緯度地區與夏季氣溫的模擬能力較差。

降水方面( 圖11-2 )，平均而言，在北半球中緯度地區偏少，南半球中緯度地區則偏多。北半球中緯度地區的冬季降水，主要來自天氣系統；較弱的天氣系統導致較少的降水。相反的，模擬的低緯度地區及極區的降水普遍偏多。模式之間的差異也不容忽視，尤其是以熱帶的大降水區最為明顯。

在長期氣溫變遷方面，氣候模式也能大致模擬出全球平均氣溫過去百年的變化( 圖11-3 )，尤其是同時考慮溫室氣體及硫酸鹽懸浮微粒的模擬。如果只考慮溫室氣體（圖11-3中的虛線），在1980年代，模擬之氣溫比實際大約高出約0.5℃。加入懸浮微粒的冷卻效應，使模擬的氣溫較接近實際值（圖11-3中的實線）。比較圖11-3中模擬值及實際值的變化，我們不難發現這些模式仍無法模擬較快速的氣候變化，如20世紀初的快速增溫、1940年代的相對暖期以及1950、60年代的降溫。整體而言，模擬的百年氣溫變化趨勢與溫室氣體、懸浮微粒的變化趨勢相當一致。假設上述的百年時間尺度的長期氣候變遷是人為污染造成的，那麼數十年時間尺度的變化有可能是氣候的自然變化，與人為污染無關。如果與人為污染有關﹐則模式顯然仍力有未逮，無法掌握時間尺度較短的氣候變化。不論原因是前者或後者，上述推論皆指出目前的氣候模式或許能模擬長期變化趨勢，但是無法模擬較短期的氣候變遷。目前﹐尚無任何理論可以解釋前述的數十年氣候變化。

一般而言，氣候模式模擬空間尺度越大的現象的能力越高，模擬較小區域的氣候特性就有問題了。圖11-4 是30多個氣候模式模擬1979-1988中國北部、中部及東南部夏季平均降水的結果。只有少數幾個模式能準確的模擬出區域平均降水量，大多數模式的模擬結果不佳，尤其是中國東南部，幾乎所有模式降水量都嚴重偏低。其中之一是台灣大學大氣環流模式(亦即，圖中的NTU )，模擬結果大致不錯。但是，如果比較實際降水分布形態，我們仍舊發現相當程度的偏差。顯然，時間及空間尺度越小，氣候模式的模擬能力越差。