气候变化预估也属于气象预报的范畴。气候预估的基本原理是利用包括地球生物化学过程的耦合气候模式，在不同温室气体和气溶胶排放下，预估未来百年或更长时期的全球或区域气候变化。

气候模式是根据一套用数学方程描述的物理定律与过程建立的计算机程序，综合运用了动量、质量、能量和各种状态的水分的守恒原理，表示入射太阳辐射和出射太阳辐射的热力学和辐射定律，以及大气状态方程。预先指定的因子包括地球的大小、自转常数、地理和地形，入射的太阳辐射及其日变化和季变化，地表的辐射和热传导性质，以及海面温度等。耦合气候模式通过从深海到高层大气各层的一系列格点来描述全球海洋和大气的运动（图4.11）。通过来自地面测站、船舶、浮标、飞机、气球和卫星的各种观测资料来建立模式的初始条件，并以此不断更新大气的物理状态，“模式大气”中每个格点的温度、气压、风速和湿度在每一时间步长（如15分钟）被赋予一次新值，通过大量计算作出所关注时段的预报，预报产品是气压、温度、风速、湿度、垂直运动速度、降水量及其他要素的预报值，然后制作出适合于不同用户的各种预报产品。

未来全球气候变化的预估主要决定于未来温室气体和气溶胶浓度的变化趋势。基于未来温室气体和气溶胶排放情景，通过碳、甲烷等循环过程得到未来温室气体和气溶胶的大气浓度，在气候模式的辐射传输板块中考虑温室气体和气溶胶的辐射强迫，以模拟未来的气候变化。当前，科研人员利用全球海洋—大气环流耦合模式、中等复杂程度地球系统模式以及简化气候模式，在一系列温室气体和气溶胶排放情境下，对21世纪全球气候的变化情景进行了多个模式的集合预报。

未来温室气体和硫化物气溶胶排放的情况被称作排放情景。这种排放情景是根据关于驱动因子的一套假设得出的，它包括人口增长率、经济发展速度、技术进步水平、环境条件、全球化情况和公平原则等，概括起来有两个方面:是经济发展优先（情景A）还是环境优先（情景B），是全球化优先（标记1）还是区域优先（标记2）。政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental IPCC）在2000年提出排放情景SRES（Special Report on Emissions Scenarios），其组成为高经济发展情景（A1），区域资源情景（A2），全球可持续发展情景（B1）和区域可持续发展情景（B2）（图4.12）。

图4.12　IPCC排放情景及其对应的年均地表气温增长趋势　左图:无气候政策出台情况下的全球温室气体排放量（CO₂当量）:6个解释性SRES标志情景（有色线条）和自SRES以来（后SRES）近期公布情景的第80个百分位范围（灰色阴影区）。虚线表示后SRES情景的全部范围。排放包括CO₂、CH₄、N₂O和含氟气体。右图:多模式全球平均地表升温幅度模拟过程中大气深度稳定在2000年的量值水平上。图右侧的条块表示最佳估值（每个条块中的实线），并表示相对于2090～2099年分别按6个SRES标志情景评估的可能升温范围。所有温度均相对1980～1999年这一时期（IPCC，2007）

4.5 未来气候变化预估

4.5　未来气候变化预估