全球变化研究(Global Change Study)是本世纪80年代兴起的跨学科的、综合性的、迄今规模最大的国际合作研究活动，涉及地球科学、生物科学、环境科学、天体科学和遥感技术、数据库及网络化技术应用等众多的学科领域，以地球系统科学理论为指导，强调跨学科、交叉学科和跨部门、多国参与研究，强调全球性诸多环境问题的区域尺度和全球模式的研究，持续时间长，经费投入多，技术手段要求高，强调基础研究与应用研究相结合，代表了当今世界科学的发展趋势。广义的国际全球变化研究是一个庞大的计划体系(图1)，目前的发展来看，它由四个相对独立又相辅相成从的计划组成：①世界气候研究计划(WCRP)；
1 世界气候研究计划(WCRP)
在全球变化研究的有关计划中，WCRP着重研究气候系统中物理方面的问题，IGBP则着重研究地球系统中的地圈、生物圈相互作用问题。WCRP是1967～1980年执行的GARP计划(全球大气研究计划)的继续，从70年代中期开始酝酿，1980年起开始实施，该计划由世界气象组织(WMO)和国际科学联合会理事会(ICSU)共同组织，也是“世界气候计划”(WCP)的最主要部分(参见图3)。
WCRP目的是扩充人类对气候机制的认识，探索气候的可预报性及人类对气候的影响程度，它包括对全球大气、海洋、海冰与陆冰以及地表的研究。
WCRP的长期目标是：改进和扩大对全球和区域气候的认识；设计和实施深入了解重大气候过程的观测和研究计划，包括海气相互作用、云与辐射间的相互作用、陆气相互作用；发展气候系统模式，论证对各种时空尺度的气候的预报能力；研究气候对人类活动引起的变化如大气中CO2增加的敏感性。
WCRP主要针对三个时间尺度的气候问题进行工作：
①建立月至季时间尺度气候预报的物理基础。进行洋面温度现场观测，争取在陆面过程、降水和大范围云的研究方面取得进展，提出有效的云辐射参数化方案；
②年际全球气候变化的预测，了解热带大气-海洋耦合系统、极区大气-海洋-冰系统动力学；
③描述10年和世纪气候变化特征，评价气候对自然和人类活动的潜在影响。海洋被认为是关键因子，需要进行大洋环流观测和海气耦合模拟。
WCRP主要致力于以下活动：进行全球气候分析、评估；进行数值试验、模式比较，改进物理过程的参数化方案；进行陆面过程、云辐射反馈、边界层及海冰的研究；实施热带海洋与全球大气计划(TOGA)、世界大洋环流实验(WOCE)和全球能量与水循环实验(GEWEX)、平流层过程及其在气候中的作用(SPARC)、北极气候系统科学(ACSYS)和气候变率及其可预报性计划(CLIVAR)。
1.1 热带海洋与全球大气计划(TOGA)
TOGA是一个气象学和海洋学的联合计划，即详细调查热带海洋海况变化对全球气候影响的计划。其主要任务是研究20°N～20°S范围内的热带海洋和全球气候的逐年变化，从而确定这些变化的机理，以提高中、长期天气预报的准确性；研究建立几个月至数年时间尺度海洋与大气耦合系统变化的预报模式的可行性，研究厄尔尼诺现象的响应机制。
TOGA计划的目标：
①以地球系统时间变量为函数，获得对热带海洋和全球大气的描述，以确定地球系统按月至年的时间尺度的可预测性的程度，认识这种可预测性所包含的机理和过程；
②为了预测月至年时间尺度的海洋和大气变化，研究模拟海洋与大气耦合系统的可能性；
③如果这种能力得到海洋与大气耦合模式的证实，就为观测系统和数据传输系统，也为业务预报的设计提供了科学依据。为实现第三个目标，应澄清的科学问题包括：热带海域存在暖池区(海面温度高于28℃)的特殊问题；暖池区热收支的科学解释；海洋模式对暖池温度估算偏高问题；大气模式对海面温度较高、海域水温的极小变化也很敏感的问题。
TOGA从1985年开始执行，在前5年的观测期已建立了一个观测系统，对赤道区域及其海洋与大气相互作用进行了几年的研究；特别是研究热带太平洋及其在海温异常变化中和有关的厄尔尼诺、南方涛动气压形成中的作用，以便了解能否在几个月至几年的时间尺度上进行各种预报。后5年的观测期TOGA的工作集中在下列几个方面：
(1)对厄尔尼诺—南方涛动变化预测目前已达到的水平及最终可能达到的水平进行定性评估：预报厄尔尼诺—南方涛动冷、暖位相的振幅和周期及转折特征；厄瓜多尔—秘鲁沿岸的重大厄尔尼诺事件；热带—副热带地区季风雨量距平和热带外环流距平。
(2)增强海洋观测系统，以更好地分辨与厄尔尼诺—南方涛动变化有关的重大现象；特别要加强在赤道海面进行风应力观测和热带太平洋上的定点风应力观测及卫星观测。
(3)发展实用的热带海洋资料四维同化能力。
(4)维持大气观测系统，包括在任何时间内至少维持两个极轨卫星，每日对OLR(射出长波辐射)和SST(海面温度)场进行测量，保证赤道太平洋探空站的日常工作和在热带太平洋定点观测的实时传输。
(5)资料处理计划。
(6)采用四维同化技术，组织并实现TOGA 10年资料的完整组合。
(7)设计一个有价值的热带观测系统，以支持并检验气候预报和全球变化监测。
(8)建立气候预报实验中心，作一季到数年尺度的气候预报。
(9)海洋—大气耦合响应实验(COARE)。在热带西太平洋开展重大过程研究，重点是海—气耦合中起重要作用的物理过程。包括：西太平洋暖地区海—气耦合的主要过程，对流形成的主要大气过程、浮力和风应力作用的综合海洋响应；将西太平洋暖地区海洋和大气的影响向其它地区扩展的各种尺度相互作用过程。
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