中國科學院院士、復旦大學大氣與海洋科學系特聘教授穆穆在2022復旦大學管理學院科創(chuàng)周系列活動中，就氣候變化主題發(fā)表演講。穆穆院士分別就大氣科學研究關注什么、大氣科學對社會的貢獻以及大氣科學的機遇與挑戰(zhàn)三個問題分享了自己的觀點。

什么是大氣科學研究？穆穆院士介紹，大氣科學研究的主要構成包括觀測與相關的觀測設計、認識與理解大氣、數(shù)值模擬與預測三部分。一方面可以對高影響的海氣環(huán)境事件做出有價值的預報，如臺風、霧霾、風暴潮等。另一方面還要應對氣候變化，幫助政府制定政策，如當前倡導的碳中和、碳達峰。

大氣科學領域碩果累累，但穆穆院士也指出，隨著全球變暖，近年來全球各地極端天氣氣候事件多發(fā)，人類的預報頻頻失誤。誤差的背后有三個原因：一是受儀器等影響，觀測存在誤差；二是我們對自然界的認識還不充分、不全面；三是氣候本身是一個相當復雜的非線性系統(tǒng)。

大氣科學對人類社會有哪些貢獻？穆穆院士介紹，主要貢獻有三個方面。第一個方面，是預報和預測。“預報未來”大概是人類永恒的追求之一。“衡量一門科學是不是成熟的標志大概有兩個方面，一個是對未來發(fā)生的事件能夠做出有價值的預報，第二個是對尚未發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象做出能夠被將來的觀測所證實的預言?！蹦履略菏拷忉?，人類歷史上，天文學一開頭是走在前面的，后來海洋學去預報潮汐，現(xiàn)在能夠預報天氣，進行氣候預測，這是大氣科學研究作出的貢獻。

除此之外，穆穆院士介紹：“去年諾貝爾物理學獎獎給了Manabe和Hasselmann以及Parisi，Parisi是做分析性科學復雜性的，而前面兩位都是大氣科學家，頒獎的原因是對地球氣候的物理建模、量化可變性和預測全球變暖作出了重大貢獻?！痹诒Ｗo人類生態(tài)環(huán)境方面，大氣科學亦有貢獻。他舉例：“高空的臭氧是好的，因為它可以阻擋短波紫外線，保護人類和生態(tài)系統(tǒng)。但是近地面的臭氧危害人體健康。1995年諾貝爾化學獎表彰了三個大氣化學獎，他們的主要貢獻是發(fā)現(xiàn)南極臭氧層空洞的形成主要是和人類排放的像冰箱所謂的冷凝劑氟利昂有極大的關系，他們的工作促進了《蒙特利爾議定書》的簽訂，因此淘汰了大約99%的消耗臭氧層物質(zhì)。所以，他們這個貢獻對人類社會的發(fā)展是巨大的?！?/p>

盡管大氣科學對人類社會貢獻巨大，但是隨著全球變暖，近些年來全球各地的極端天氣氣候事件頻發(fā)，對它的預報出現(xiàn)頻頻失誤。大氣科學面臨正面臨著挑戰(zhàn)。

人類歷史上經(jīng)歷過很多次極端天氣災害，但事實上，極端天氣災害的預報水平還達不到人類所要求的精度。為什么預報會有誤差呢？穆穆院士解釋，有三個原因：一個是觀測有誤差，任何儀器觀測都有誤差的；第二個模式有誤差，人類認識自然界還不全面、充分；第三個就是天氣氣候系統(tǒng)是一個非常復雜的、非線性系統(tǒng)。

他介紹，現(xiàn)在大氣科學界在做的事情就是無縫隙的預報系統(tǒng)，希望能夠把像龍卷風這種時間尺度只有幾分鐘、十幾分鐘，臺風這種時間尺度為幾天等的變化都能無縫隙地進行預報。他坦言，這是一個非常有挑戰(zhàn)性的、需要長期努力的課題。穆穆院士介紹，其所領導的課題組主要在做兩件事：提出條件非線性最優(yōu)擾動（CNOP）方法來研究天氣氣候事件，指導目標觀測與集合預報，這在2020-2022年的幾次臺風預報中已經(jīng)取得了較理想的效果；同時關注北極，為北極觀測提供科學指導，將其作為提高長時間天氣預報準確性的關鍵途徑之一。