题目

开放式地理模型对比系统构建方法研究——以全球植被动力学模型为例

开题文章结构

研究背景及研究意义
1. 研究背景全球变暖——》IPCC CMIP的历程、倡议——》很多模型参与进来——》现阶段需要对比的原因——》最后一句总结：要对比，对比很重要。——》传统对比方法的局限性，结合网络技术的发展，引出开放式对比。
  1. 地理模型相关背景
  2. 模型共享相关背景
  3. 模型对比相关背景
  4. 全球植被动力学模型相关背景引出对比的必要性，以及对比平台的创新点
2. 研究意义
  1. 资源共享的意义
    - 高分辨率气候模型计算需要耗费大量的计算资源
  2. 开放式对比的研究意义
国内外研究现状
1. 气候模型及其特征
2. 模型对比评价方法：
3. 开放式网络系统架构、耦合模型对比框架/试验协议
研究目标、研究内容与拟解决的关键问题
1. 研究目标
2. 研究内容
3. 拟解决的关键问题
研究方法、技术路线及可行性分析
1. 研究方法
2. 技术路线
3. 可行性分析
可能的创新点及可预期成果
1. 可能的创新点
2. 可预期成果

问题

你文中所述的系统是否适用于其他领域模型，为什么强调地理模型？答：强调地理模型只是为了强调我们是立足于地理领域，同时又想要引入其他领域的方法论来解决我们所面临的问题。

研究现状

本章应用各种评价技术，从观察的视觉比较和多模型集成及其均值，到定量性能度量的应用（见第92.2节）。没有单独的评估技术或性能度量被认为是优越的；相反，它是多种技术和措施的结合使用，提供了模型性能的全面概述

系统模型评估需要一套协调且文档齐全的模型模拟。有组织模型比较项目（MIP）通过标准或基准实验提供此项，这些实验代表模型模拟观测气候的能力的关键测试。当建模中心执行一个共同的实验时，它提供了比较结果的可能性，不仅仅是观察结果，还有其他模型。这种相互作用使研究人员能够探索模型行为的范围，在受控环境中分离不同模型的各种优势和劣势，并通过理想化实验解释模型间的差异。基准MIP实验提供了一种方法来区分特定于单个模型的错误和可能更普遍的错误，并应成为模型改进的优先目标

CMIP5建立在以往几届CMIP成功的基础上，在第三阶段，气候模型的输出首次公开发布出来以便给建模小组之外的科学家提供及时和深刻的结果分析（ca. 2004-present），这种前所未有的开放性引领了气候变化研究的“新时代”（Meehl et al. 2007）。 CMIP3多模型数据集为数百篇同行评议论文提供了基础，并在IPCC对气候变化和气候变化的AR4评估中发挥了重要作用。在CMIP的第4阶段（Meel等人。2007）进行了额外的模拟，可以用于分离20世纪气候中的人为和自然信息。

根据这些不同群体的意见，CMIP5提供了一个协调气候变化实验的框架，在未来几年内（远远超出IPCC AR5的预定发布日期）有望产生关于气候系统和负责cli的过程的新见解。 - 变化和变化。超过20个建模组使用50多个模型执行CMIP5模拟。 CMIP5并不是全面或排他的。相反，各种团体和感兴趣的团体正在开发基于或增强CMIP5实验的其他实验。例如，协调区域降尺度实验（CORDEX）在应用各种方法后，将根据CMIP5模拟生成高分辨率的“缩小尺度”气候数据（Jones et al.2011;另见http://wcrp.ipsl .jussieu.fr/ SF_RCD_CORDEx.html）。一组完全不同的科学家计划进行一系列地球工程模型比对项目（GeoMIP）实验（Kravitz等人，2011年），该实验基于两个理想化的CMIP5实验，探索了可能的地球工程方法的影响。缓解气候变化

CMIP5战略（Hibbard等人2007; Meehl和Hibbard 2007）包括两种类型的气候变化模拟实验：1）长期（世纪时间尺度）综合和2）近期积分（10-30） yr），也称为十年预测实验（Meehl et al.2009）。长期整合通常从多工业前工业控制（准平衡）积分开始，而十年预测实验则通过观察到的海洋和海冰条件进行初始化。长期和近期的实验都使用大气 - 海洋全球气候模型（AOGCM）进行整合，这是以前CMIP阶段使用的“标准”模型。中间复杂度的地球系统模型（EMICs; Petoukhov等人，2005）也可用于执行许多CMIP5实验。 AOGCM和EMIC响应特定的，随时间变化的各种大气成分（例如温室气体）的浓度，并包括大气球，海洋，陆地和海冰的交互式表示。对于长期模拟，一些AOGCM将首次在CMIP中与生物地球化学成分相结合，这些成分解释了海洋，大气和陆地生物圈碳库之间碳的重要环境，从而“关闭”模型中的碳循环。这些模型被称为地球系统模型（ESM），它们具有使用时间演变的成分排放的能力，从中可以交互计算浓度。在某些情况下，它们还可能包括交互式预测气溶胶，化学和动态植被组成部分。个别团体可选择使用AOGCM或ESM进行长期或近期实验，或者他们可以对每种实验进行各种组合。 EMIC的应用仅限于长期实验

CMIP5 的两种模拟由于CMIP5框架中包含大量模拟，因此将世纪和十年时间尺度的集成划分为（部分基于共识优先级划分）为“核心”集，然后是一个或两个周围的“层”（图2和3）。虽然一个小组可能选择仅执行长期核心或仅执行近期核心实验，但在每种情况下都需要完成整套核心模拟。目的是生成足够大的运行集，以在每种类型的实验中实现系统模型比对，从而产生可靠的多模型数据集用于分析。核心实验（位于最里面的圆圈和图2和图3中的粉红色阴影）对评估模型至关重要，它们提供有关未来气候变化的高兴趣信息，并帮助确定预测差异的原因。第1层集成（围绕核心和阴影黄色）检查气候模型强制，响应和过程的特定方面，第2层集成（绿色阴影）深入到这些方面。因此，从核心到第1层到第2层的过程可以看作是从基础模拟到更专业模拟的过程，探索气候系统预测和响应的多个方面。对于每个实验套件，建模组将首先执行核心集成，然后根据其兴趣和可用资源选择第1层和第2层集成。

CMIP3 和 CMIP5 的区别如前所述，相对于CMIP3，CMIP5包含更全面的模型，并需要更广泛的实验来解决更广泛的科学问题。 CMIP5也与早期阶段的不同之处在于，通常将使用更高空间分辨率的模型，并且将存档更丰富的输出字段集。将有更好的模型和实验条件的文档，以及为研究人员提供模型输出的新策略（如下一节所述）

模型输出 CMIP5预计的大量模型输出需要重新思考在整个研究社区共享数据的传统策略。在CMIP3中，建模中心以标准方式重组并重新编写其模型输出，然后将其运送到由气候模型诊断和比对计划（PCMDI）管理的中央存储库。然后，研究人员和其他用户可以下载并以统一的方式对其进行分析。对于CMIP5，输出将再次以通用方式格式化; 但是，为了减少大量数据的出货量，数据将存档在分布在建模中心和数据中心附近的数据节点中，靠近生成模型输出的位置。节点将链接在一起，模型输出将通过数据门户（或网关）自由访问，数据门户（或网关）以保留单个存储库的大部分便利的方式集成。

ESGF

CMIP5试验分类（吴其重）历史气候归因试验未来情景预估试验全碳循环耦合试验气候诊断试验工业革命前控制试验大气模式比较试验古气候试验气候灵敏度试验

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