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澳大利亚气候科学能力评估(执行摘要) 发布日期 :2020-06-16  

 田晓阳 郑秋红 译 

  季节和年代际的气候变率和变化对澳大利亚和全球的第一产业、海岸带和水基础设施、能源的生产和供应、以及运输系统有深远的影响。在这种变率和变化为预料之外和计划之外的情况下,各行业的净影响将是有害的。不过,提高我们了解和预测气候变率和变化的能力的研究,有可能减少与气候有关的影响,并利用与这些变化相关的潜在机遇。以这种方式,澳大利亚社会各界都感受到了气候和天气研究的影响。

  澳大利亚的气候由南半球特有的因素决定。因此,澳大利亚需要有强大的国家气候科学能力才能了解和预报预测天气、气候变率和气候变化。这一能力包括观测、基础气候科学、气候系统模拟和气候服务提供中的应用方面的基础设施和科学技术人员。这一能力过去50年的发展确保了澳大利亚在国际上被公认为南半球气候科学方面的领导者和监管者。

  澳大利亚科学院于2016年初启动了此次审查,以鉴定澳大利亚当前的气候科学能力,并确定在工具和方法日益强大和复杂的背景下,澳大利亚气候科学部门满足当前和未来对天气和气候知识的需求的程度。该审查由Trevor McDougall教授(澳大利亚科学院院士、英国皇家学会院士)主持的专家委员会监督,并与气候科学家、CSIRO和气象局在内的相关政府机构以及澳大利亚参与气候、天气研究和服务的其他组织进行了广泛磋商。

  在这次磋商的基础上,审查委员会发现:

  1)澳大利亚在过去半个世纪里发展了相当的气候科学能力,在澳大利亚和南半球气候监测、模拟和服务能力发展方面具有特别的优势和成就。

  2)澳大利亚有大量的观测基础设施,以及最大限度发挥这些基础设施价值的必要技术专长。在大多数情况下,基础设施得到足够资金和支持。

  协调安排 

  3)澳大利亚气候科学的协调和资源安排存在缺陷,造成本可避免的效率低下。通过采取措施改善协调安排,可以实现实质性收益,这项审查提出了五个考虑方案。

  气候科学能力

  4)在气候观测、理解、模拟和服务的四个大领域,有大约420名全职等效员工(FTE)工作。这个数字包括工业、创新和科学部长最近宣布的霍巴特CSIRO气候中心的年代际预测的新增15FTE,以及从2017年起通过新的ARC极端气候卓越中心——取代以前的ARC气候系统科学卓越中心——提供的额外能力。

  5)气候科学的许多领域资源充足,特别是那些主要在大学研究部门开展的领域。

  6)若干具体领域资源不足或严重不足。资源严重不足领域包括全球气候模拟、气候研究的特定领域(微气象学和边界层动力学)、以及考虑到人与气候相互作用的模式开发。由于气候科学是一个非常复杂和相互关联的领域,这种资源不足对澳大利亚向国内终端用户和国家、国际组织提供必要的气候和天气信息的能力造成了中度到重大的风险。气候模拟提供了澳大利亚能够预测气候变率和变化、提供未来的气候情景(不同的排放轨迹)以及提供详细本地信息的唯一工具。开发澳大利亚社区气候和地球系统模拟器(ACCESS)——一个天气和气候模拟系统的澳大利亚团队,比起其他国家对他们区域建立相应模型的团队小很多。目前澳大利亚气候模拟活动的资源水平不能让澳大利亚跟上世界最佳实践。考虑到澳大利亚可能比大多数发达国家更容易受到气候变化的影响,这一差距变得更加突出,而我们的位置意味着澳大利亚的主要气候驱动因素在其他国家开发的气候模式中没有得到很好的体现。

  7)要使澳大利亚气候科学能在未来十年内提供必要的知识,缓解澳大利亚经济的气候风险,需要在未来四年内向资源不足领域额外增加约77FTE。这个数字(额外的77FTE)是在工业,创新和科学部长最近宣布的霍巴特CSIRO气候中心年代际预测的15FTE,以及取代以前的气候系统科学卓越中心的新气候极地卓越中心将从2017年起提供的一小部分额外能力之外的。审查确定了一个分步骤增加这种能力的优先顺序,从最迫切需要的27FTE开始。

  8)在中期范围,还需要考虑到维持目前居住在南极气候和生态系统合作研究中心的人员能力,该资金将在2019年结束。 

  气候科学能力投资的优先顺序 

  审查结论认为,在今后四年内,气候科学投资目前的水平之上应当再增加77个额外FTE员工数:气候观测中增加15FTE;气候理解中增加17FTE;气候模拟中增加33FTE;和气候服务中增加12FTE。在以下几个领域需要分阶段雇用这些人员。

  需要立即投资的能力领域(2017年的27FTE) 

  •气候观测-总共15FTE中的7FTE,特别在大气和冰测量、陆基通量测量和海洋水文测量。 

  •气候理解-总共17FTE中的5FTE,特别在气候变率和辐射强迫的模式。 

  •气候模拟-总共33FTE中的10FTE,特别在ACCESS开发、运行和维护,CABLE,动态降尺度、海冰模拟和综合评估模拟。 

  •气候服务-总共12FTE中的5FTE。,特别在大气预测、产品和服务。

  需要在2018年投资的能力领域(2018年的25FTE) 

  •气候观测-总共15FTE中的4FTE。 

  •气候理解-总共17FTE中的4FTE。 

  •气候模拟-总共33FTE中的14FTE,特别在计算机工程能力。 

  •气候服务-总共12FTE中的3FTE。

  需要在2019-20年投资的能力领域(2019–2020年的25FTE) 

  •气候观测-总共15FTE中的4FTE。 

  •气候理解-总共17FTE中的8FTE。 

  •气候模拟-总共33FTE中的9FTE。 

  •气候服务-总共12FTE中的4FTE。

  气候科学协调和资源的潜在模型 

  审查发现,目前澳大利亚气候科学协调和资源的安排方面存在重大缺陷,导致了可避免的低效率和重复工作。改善协调的可能模型包括:

  1)新的气候研究办公室。在相关政府部门或机构内部或与之相关联的小型办公室可以:评估澳大利亚对气候科学的需求和满足这些需求的能力;管理一个精简的定向资源系统,包括向必要的地方委派研究;并规划能力和基础设施发展。

  2)将责任转交给气象局。将天气和气候科学协调的责任交给局内,将有助于精简活动协调,以及气候研究与气候和天气信息最终用户之间的更密切联系。这个选择可能需要审查该局的组织结构,并且需要采取措施来确保气象局与其他气候研究组织之间的协作和多学科活动。

  3)将责任转交给CSIRO。将所有天气和气候科学的责任交给CSIRO,能受益于其在气候科学领域的专业知识和长期经验,并利用现有的基础设施。气候科学的总体战略需要由CSIRO委员会主导。为此目的提供给CSIRO的资源需要通过1949年“科学和工业研究法”s9(1)(a)(iv)条的部长级裁定或类似约束力的机制进行隔离。 

  4)新的气候研究中心。可以建立一个新的多节点、非政府国家气候研究中心,将研究机构和大学的现有能力结合起来。这样一个中心可以负责在澳大利亚协调、委派和进行气候研究,并且对国家气候研究投入的很大一部分有掌控权,来影响合作与协作。

  5)一个新的气候研究机构。可以建立一个新的公共资助研究机构,类似于澳大利亚海洋科学研究所。该机构可以负责协调、委派和实施澳大利亚的气候研究,并且对国家气候研究投入的很大一部分有掌控权,来影响合作与协作。并进一步负责担任政府气候科学的主要顾问,并通过适当的治理机制向董事会和一个或多个部长负责。这些不同协调和资源模型的优缺点需要进一步评估。

关键建议: 

  1)审查建议实施澳大利亚气候科学和研究协调、促进和评估的长期性安排,并有能力评估澳大利亚气候研究的需求,酌情委派和协调研究。这样一个协调机制将能够明确确定负责确保持续提供气候研究和气候服务的人员,并且应该能够提供更加精简的气候研究能力的资助方法。这样一个协调机制可以由澳大利亚政府以若干方式实施,其中几个可能是成本中立的。审查提出了五个考虑方案。

  2)本次审查建议,在接下来的四年里,需要增加大约77名FTE员工,以提供足够的能力来在气候变化的成本效益缓解和适应战略方面加强理解和协助建议,并使澳大利亚能够在气候科学方面担当区域领袖作用。审查建议,应根据确定的优先事项,以分阶段方式创造这种额外的能力。

辅助建议: 

  3)审查建议澳大利亚政府对澳大利亚与气候相关的研究能力进行更广泛的评估,包括调查、分析和实施气候变化减缓和适应方案的能力。

  4)审查建议澳大利亚政府确保维持南极气候和生态系统合作研究中心的能力。根据目前的CRC资助规则,这个中心在2019年后不能持续。

以下是摘自报告的图表:

图1:气候模式的发展

  气候模式的发展及其日益复杂性。自20世纪70年代以来,随着计算能力的增强,模拟地球气候的计算机模型也越来越复杂。图中的组分是单独开发的,然后再耦合到综合模型中。图片来源:http://climate.nasa.gov/news/830/climate-modelers-and-the-moth/NASA

图2:气候和天气科学从基础科学到最终应用

  摘自:JohnZillman在2011年11月8-11日于澳大利亚黄金海岸举办的“第一届能源与气象学:能源工业的天气和气候”国际会议上提交的“国内外气象和气候信息传递”。网址:https://www.wmo.int/pages/prog/dra/eguides/index.php/en/2-legal-and-institutional-form-of-an-nms/2-2-institutional-form-scope-and-structure

图3:气候科学相关的机构和组织

  选摘自:综合海洋观测系统(IMOS)提案。

 

图4:全球气候模式数据、遥感数据和原位仪器和代理数据持有量的预期增长

  来自:Overpeck,J.etal.(2011).Climate Data Challenges in the 21st Century,Science,vol33.,pp700–702.

图5:气候科学的资金流

  来源:澳大利亚气候科学能力评述。表中所列并不是所有的资金流。

表1气候观测能力概要

  来源:澳大利亚气候科学能力评述。表中:绿色代表充分;黄色代表脆弱;红色代表危险。表2-表4同。BoM:澳大利亚气象局;AAD:澳大利亚南极局;AIMS:澳大利亚海洋科学研究所;CSIRO:澳大利亚联邦科学与工业研究组织;ANSTO:澳大利亚核科学和技术组织;IMOS:综合海洋观测系统;TERN:陆地生态系统观测网络。表2-表4同。

表2气候理解能力概要

  来源:澳大利亚气候科学能力评述。表中:GA:澳大利亚地球科学局;ACECRC:南极气候与生态系统合作研究中心。表3同。

表3气候模拟能力概要

来源:澳大利亚气候科学能力评述。

表4气候服务能力概要

来源:澳大利亚气候科学能力评述