5月18日，世界气候研究计划（WCRP）发布题为《联合区域气候降尺度试验的未来科学挑战》^[1]的白皮书，针对“联合区域气候降尺度试验”（CORDEX）计划的5个关键方向，总结了各方向面临的挑战和问题，并提出相关建议。动力降尺度是获取区域尺度气候变化信息的重要途径，CORDEX计划旨在利用区域气候模式通过降尺度方法获得针对全球不同地区的高分辨率区域气候变化信息。

1、更高分辨率和更小区域

面临的挑战：在比当前CORDEX区域更小的区域上（如4千米或更高分辨率）进行模拟（称为“对流可解析区域模拟”）存在一定压力，需要更高的分辨率来提高对局地尺度（例如城市、内陆水域和小岛屿）信号的理解，为决策提供更优的气候数据；局地的变化信号是由大尺度变化、全球排放浓度变化、土地利用/土地覆盖变化（LULCC）等因素驱动的，了解局地和区域正在发生的变化、原因及其不确定性也充满挑战；CORDEX面临的一个关键挑战是协调模拟。

面临的问题：如何设定一种通用配置，以确保模式集合模拟是对流可解析区域模拟？对于只有少数几个对流可解析区域模拟，如何保证模拟的可靠性？常见的科学挑战是什么？

建议：CORDEX将为对流可解析区域提出一种通用配置，将采用RCM集合模拟方法来解决CORDEX面临的科学挑战，CORDEX通用的25千米分辨率模拟将是进一步降尺度的基础，此外还将提出一种可伸缩的嵌套方法；对区域的选择将以客观标准为指导，包括是否有高分辨率观测数据，在CORDEX科学挑战的背景下是否具有科学意义，该区域的一系列模拟能否解决CORDEX的科学挑战等；格式协调是一个关键问题，将采用包括有关大气环流模式（GCMs）敏感性、共享经济路径（SSPs）、典型浓度路径（RCPs）和其他区域驱动因素的多维方法。

2、日益增加的复杂性

面临的挑战：随着区域气候模式向地球系统模式（ESM）发展，两者将双向耦合过程集成在一起，包括动态植被（碳循环）、海洋（海冰）、复杂降水过程、气溶胶、湖泊、冰川等，这导致计算时间增加，并且必须在分辨率和区域大小之间做出妥协；新出现的一些情景框架，包括SSP-RCP组合，应该在新的CORDEX模拟中加以实施；区域地球系统模式（RESMs）还需要解决区域气候适应战略的反馈问题，如LULCC、生物能源碳捕集与封存（BECCS）等减缓技术、城市增长以及对区域和偏远地区气候的影响。

面临的问题：能否为区域地球系统模式找到一个折衷的解决方案，使其仍可在标准CORDEX区域上进行耦合模拟；针对区域地球系统模式的子区域，基于更高的分辨率，研究区域内更受关注的过程；在包括温室气体浓度变化和LULCC在内的未来情景下，如何调整区域气候变化信号。

建议：启动关于区域地球系统模式的模式比较计划CORDEX-MIP，探索区域响应，包括区域协调机制的各种耦合组件。这些模拟可在50千米或25千米分辨率的CORDEX通用区域上进行，并可以对CORDEX业务数据集做出贡献。

3、不断提高的空间分辨率

面临的挑战：大气环流模式在高分辨率模式比较计划（HighResMIP）使用的分辨率为25千米~50千米，达到区域气候模式的尺度。这一分辨率可能成为耦合模式比较计划第七阶段（CMIP7）的标准。部分测试以1千米分辨率在全球模式上运行几个月时间。

面临的问题：预计大气环流模式在未来5~10年将采用什么分辨率；区域气候模式的目标是什么；如何促进模拟团队之间的互动、学习和合作。

建议：当不再需要使用对流参数化时，模式的分辨率会发生变化，这意味着目标分辨率不超过4千米。需要考虑支撑其他参数化（例如边界层、辐射、微物理）的假设在该分辨率下是否仍然有效，需要做哪些开发工作来提高在这种分辨率下的模式性能，对流要在多大尺度上才能完全解析，未来是否还需要100米分辨率的边界层参数化，模式行为是否发生了根本性变化；总体上看，区域气候模式将在对流可解析尺度上主导全球多个区域的模拟，而大气环流模式将提高分辨率并可作为对流可解析区域气候模式的模式驱动。

4、百亿亿次计算

挑战：新一代高性能计算机正在采用图形处理器、专用处理器等，总趋势是增加处理器或处理单元的数量，而不是增加单个处理单元的计算能力，模式代码需要适应这种新的计算体系结构，并进行新的评估；机器学习策略也被用于降尺度和参数化，应考虑各种新兴技术和策略，使区域气候模式适应这些前沿工具。

问题：区域气候模式是否为新一代高性能计算机做好了准备；如何调整模式；如何以灵活、通用、独立于硬件的方式进行调整；④机器学习如何进行区域气候模式的参数化。

建议：CORDEX应促进将模式向新一代高性能计算技术转型的信息交流。

5、数据和基础设施

挑战：随着新的模拟和更高的分辨率，预计数据的存储容量将迅速增加，维护数据集的需求将成为一项具有挑战性的工作。因此，迫切需要外部资金来支持储存能力的维持和提高。需要确保地球系统网格联盟（ESGF）的模拟得以发布，从而极大地方便最终用户的科学分析和利用。

问题：是否仍然需要ESGF存放标准CORDEX预测数据；CORDEX旗舰试验研究（FPSs）的数据将如何存储及如何访问；当数据不断扩展时，需要哪些新工具来分析数据。

建议：CORDEX应简化数据访问和促进数据分析工具，为了提高模拟社区的效率，这些工具应该能够开放获取，其开发、使用和改进过程能够得到共享；需要建立综合的集合模拟，扩大多维矩阵，即考虑多个区域气候模式、大气环流模式、共享经济路径和典型浓度路径等，以便于为决策者和最终用户提供有用的信息。               （刘燕飞）