摘要
天气是我们都经历过的事情，当天气经过很长一段时间的平均，它被称为气候。气候正在变化，这是由我们造成的。气候变化已经在世界各地发生，并将影响到每个人。一些科学家和政治家现在称这是气候危机时期[1］．例如，由于海平面上升，居住在海岸线附近的社区可能不得不搬迁。我们必须在社区内共同努力，了解这个问题，并努力将其对自然界的影响降至最低。随着气候的变化，不仅是空气在变化，世界上的其他地方也在变化。在本文中，我们将探讨如何以及为什么使用计算机来构建模型世界。我们称之为气候模型。你可以帮助我们用气候模型做实验，我会告诉你怎么做。
什么是气候变化?为什么它如此重要?
我们都会经历天气。它随着季节的变化而变化，但还有其他的变化在更长的时间内发生。这种对平均天气(以及其他事物)的变化被称为气候变化。
空气由不同的气体组成。其中之一是二氧化碳，简称CO2．有限公司2它自然存在于空气中，但也通过人类每天的活动而存在于空气中。例如，CO2是由公共汽车的发动机排放到空中的。发电站也可以通过燃烧煤之类的东西来发电。当有限公司2进入空气，使空气变暖。这就是全球变暖。
你去过温室吗?温室是用来种植植物的玻璃建筑。当阳光照射在温室上时，阳光会使温室内部比外部更温暖。把公司2排放到空气中和把世界放进温室有相似的效果。因此，我们称像CO这样的气体为2温室气体(温室气体)。
在未来，没有人确切知道空气中会有多少温室气体。正因为如此，我们用计算机建立模型世界，然后估计我们认为可能会发生什么。一个地区的平均天气被称为气候，所以这些模型世界被称为气候模型．包含在模型世界中的一些特性显示在图1．
- 图1 -气候模型可以包括许多过程
- 在顶部，你可以看到黄色箭头代表阳光。下面的深蓝色线代表臭氧层。就在臭氧层下面，你可以看到同样的阳光，现在由于臭氧气体吸收了一些能量，它们的强度减弱了。就在臭氧层下面有云(雪和雨从云层中冒出来)。左边的两个箭头代表风。在底部，大的绿色部分代表土地。万博manbetxapp最新右边的树显示，植被生长也可以包括在这些模型中。在陆地和海洋的左边是一片大冰层和一座冰山!在蓝色曲线线(显示海面)下面有一些浮游生物。浮游生物是微小的动植物。 The green plankton on the right is a plant and needs light (the sunbeam) to survive, just like plants on the land.
为了估计未来可能会发生什么，我们利用我们对当今世界的了解建立了我们的气候模型。我们让不同的元素显示在图1相互交流。然后，我们确保模型世界产生的气候与真实世界尽可能相似。一旦我们完成了目前的工作，我们就可以用计算机预测未来的气候状况。
如你所见图1在美国，我们可以用我们的模型世界来观察更多的东西，而不仅仅是空气。例如，如果未来有更多的雨水，人们种植的作物类型会改变吗?因为整个自然世界都是相连的，所以有很多其他的事情需要思考，例如:
- 大气中的不同气体以及它们如何通过化学反应相互作用。
- 气候变化对海洋中被称为浮游生物的微小动植物的影响。浮游生物受到海水温度和接触海面的空气的影响。浮游生物影响着海洋中的整个食物链。
- 随着空气变暖，陆地上的作物和其他植物可能需要在不同的地方种植。
有许多不同的气候模型。中所示的所有过程图1而其他人只有几个!一些组织拥有非常强大的计算机，因此他们可以非常快速地进行计算。它们被称为超级计算机它们每秒钟可以进行大量的计算。利用超级计算机给出的答案，我们可以得到明天的天气预报，或者对未来气候变化的估计。只要记住，所有的计算机都在做计算，就像你自己用笔和纸做的一样，只是快得多!
气候变化不就是一个自然过程吗?
这是一个经常被问到的问题，也是一个很好的问题!气候以前确实发生过变化，但目前的变化速度比正常情况要快。气候变化的速度更快是由于人类对世界的影响，而不是自然过程，自然过程通常发生得慢得多[2］．
我们了解气候变化速度的一种方法是观察冰芯。这些长圆柱形的冰是从南极洲等地的冰原中钻出来的。冰芯是由数千年的降雪形成的，这些雪已经落下但没有融化。微小的空气气泡会被困在雪里，然后经过多年的挤压形成坚硬的冰。这些气泡中含有温室气体，科学家可以测量出数千年来被压扁的雪中有多少温室气体。图2显示了大约80万年的CO信息2来自冰芯的水平。
直到大约200年前，人类对空气中温室气体的数量几乎没有影响。这一行图2表明，在很长一段时间内，CO的含量2在空气中自然地上升和下降。在写这篇文章的时候，CO2空气中的二氧化碳含量增加了，所以现在的二氧化碳含量比过去近100万年的水平要高得多。中蓝色圆圈所示图2．的有限公司2级别仍在增加。你不需要确切地理解这些数字的含义，但正如你所看到的图2、有限公司2在过去，辐射水平有升有降。然而，关键的区别是，空气中温室气体的数量比以前增加得快得多。
什么是模型，什么是模拟?
我们已经解释了什么是气候模式，但讨论模拟也很重要。你现在知道气候模型是建立在计算机上的世界模型。但是，具体使用该模型做什么取决于您自己。你可以通过改变模型的使用方式来改变预测的未来气候。
仿真是由模型产生的东西。这意味着您可以使用相同的模型进行尽可能多的模拟。我认为这类似于电脑游戏。你可能正在玩一款赛车游戏，你想要打破自己之前的最快纪录。你正在比赛的赛道是一个真实赛道的计算机模型，每次你在上面比赛，你都在做一个新的模拟。每个模拟都略有不同(游戏中的不同时间)，但你仍然使用相同的模型(游戏)。
举例说明为什么计算机模型很重要
有些人可能听说过南极周围的“臭氧空洞”。臭氧是空气中许多不同的天然气之一。臭氧会吸收一些对皮肤有害的阳光。因为像冰箱这样的东西过去的制造方式，某些气体被释放到空气中，破坏了臭氧。这些气体被称为消耗臭氧物质(ods)。显示2015年臭氧空洞的图像见图3．
![图3 - 2015年[4]臭氧空洞的一个例子。](https://www.frontiersin.org/files/Articles/461075/frym-07-00161-HTML/image_m/figure-3.jpg)
- 图3 - 2015年臭氧空洞的例子[4］．
- 南极周围的蓝色区域(曲线线的交汇处)显示了大气中臭氧被破坏的地方。最近，臭氧空洞开始再次闭合，但需要几十年才能恢复到自然状态。
这种破坏臭氧的现象在20世纪80年代被发现，1987年臭氧消耗物质被禁止使用。该协议是在蒙特利尔的一次会议上达成的，因此该协议被称为蒙特利尔议定书．从那时起，臭氧层空洞开始缩小。
通过模拟世界，科学家们估计了如果没有《蒙特利尔议定书》，未来世界可能会是什么样子。5］．科学家发现，禁止消耗臭氧层物质有助于减缓南北两极的气候变化。这表明，如果我们共同努力应对气候变化，我们可以对世界的未来产生重大影响:
“《蒙特利尔议定书》不仅避免了对臭氧层的进一步破坏，而且有助于防止重大的区域气候变化。”［5］
在这种情况下，模型世界显示了如果没有禁止臭氧消耗物质，我们在特定地区的气候将会有怎样的不同。这是一个例子，说明为什么建立模型世界并在这些世界上进行模拟是保护我们的气候的重要一步。
你能帮忙!
通过使用互联网的力量，我们可以一起建造一种特殊类型的计算机。许多人的电脑经常是开着的，但并没有做什么。这意味着闲置的计算机能力可以用来计算未来的气候变化。
如果你有一台可以使用的电脑，那么你也可以成为一名气候科学家。如果你想参与，你可以去www.climateprediction.net．在这里，你可以注册在自己的电脑上运行一个大气模型!
www.climateprediction.net这只是所谓a的一个例子公民科学项目。公民科学家是那些花一些时间帮助回答科学问题的人。这些项目的伟大之处在于，通过团队合作可以实现很多目标!现在有很多这样的项目，你可以从今天开始参与。
术语表
温室气体：↑温室气体(GHGs)是使空气变暖，导致全球变暖的气体。最著名的是二氧化碳。
气候：↑某一地区的长期平均天气状况。
气候模型：↑气候模型是建立在计算机上的世界模型。有些气候模型比其他模型更复杂。
超级计算机：↑超级计算机是指计算速度比个人计算机快得多的计算机。
臭氧：↑臭氧是空气中的一种气体，可以防止来自太阳的有害射线。
消耗臭氧物质：↑臭氧消耗物质(ODSs)是空气中导致臭氧气体被清除的物质。
蒙特利尔议定书：↑《蒙特利尔议定书》是一项由许多不同国家签署的国际协议，旨在限制消耗臭氧物质的排放。
公民科学：↑公民科学项目是指公众花一些时间帮助回答科学问题的项目。这些通常在网上进行。
利益冲突
作者声明，这项研究是在没有任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行的。
参考文献
[1]↑2010年，阿彻博士和拉姆斯托夫博士。《气候危机:气候变化导论．剑桥:剑桥大学出版社。
[２]↑联合国政府间气候变化专门委员会。2013.气候变化2013:自然科学基础。第一工作组对政府间气候变化专门委员会第五次评估报告的贡献．剑桥;纽约，纽约州:剑桥大学出版社。
[3]↑CSIRO。2014.文件:CSIRO ScienceImage 521冰中的泡泡。jpg -维基共享资源，免费媒体资源库．网上订购地址:https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:CSIRO_ScienceImage_521_Bubbles_in_Ice.jpg&oldid=134917868(2019年9月9日访问)。
[4]↑美国国家航空航天局。2017.文件:臭氧空洞2015 (22340684609).jpg -维基共享资源，免费媒体资源库．网上订购地址:https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File Ozone_Hole_2015_ (22340684609) .jpg&oldid = 271354780(2019年9月9日访问)。
［5］↑摩根斯特恩，O.，布雷西克，P.，赫尔维茨，M. M.，奥康纳，F. M.，布什尔，A. C.，约翰逊，C. E.等，2008。这是蒙特利尔议定书所避免的世界。地球物理学。卷。35:16811。gl034590 doi: 10.1029/2008