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氣候模擬模型的確證問題

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完整的實證資料,常無法得出明確的數值解,因此為了電腦計算上

的方便性與順利完成計算,構成模型的方程式僅能追求「趨近解」。

模擬模型的另一個重要過程是參數化

(

parameterization

)。簡言

之,參數化是利用已觀測到的變數數值去推估未觀測到的變數數

值。舉例來說,為了獲得未來天氣的變化狀態,氣候模型會將進行

大氣環流的區域切割成等面積的網格

(

grid

)

來進行計算。

9

但是此

舉不易分析小於網格的氣候變化過程,故在模擬中需要利用較大尺

度資料去推估小於網格氣候變化之狀況,亦即是參數化過程的數值

計算。又如網格中的雲量與濕度這兩種資料要如何關聯起來是模擬

模型必需要處理的重要問題。我們或許會認為這兩種資料的關聯要

依賴於相關氣候理論,進而透過數學方程式來模擬這兩種元素的互

動。然而即便我們已經有了雲量與濕度之關係的理論,但由於兩者

太過複雜導致數學計算上的問題,或是因硬體設備不足而無法進行

有效的數學計算。一個可能的方式是基於我們知道雲量與濕度之間

有共變關係,因而進行將兩者做平行連結的參數化。參數化過程對

於氣候模擬來說是非常關鍵的一環,它可能是基於已知知識、未知

的假設、或是受限於使用之電腦計算技術和設備等級等條件,而在

數值計算理論的基礎上進行如找尋合適地連接方程式的方法、對觀

測資料進行截斷、精簡程度的取捨等分析活動,才可能完成模型的

參數化過程,讓模型可以順利地進行模擬計算。

據此,氣象學中的模型模擬過程可以簡述如下:首先從大氣的

觀測資料之收集和整理開始,然後將這些不同資料進行分析後獲得

初始資料、接著將不同層級的資料分別輸入模型中的不同模組之相

9

由於地球是圓的,但天氣圖為二維度的平面,因此為了進行網格計算,就需要進行

地圖投影的步驟,將地表投影攤開轉為平面。氣象地圖通成使用保角投影,達到盡

量避免形狀和角度變形嚴重的問題

(

蔡清彥等,

1990: 11-12

)