气候变化的预测，利用了最新的气候科学和计算机技术。因要将地球表面和大气层划分成网格状小块来预测，所以计算量极其庞大。

　　本世纪末，全球平均气温最高将上升4.8℃，海平面将最高上升82cm。2013年到2014年，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布评估报告，有关气候变化的未来预测结果接二连三地公布出来。

　　很多人或许都会有这样的疑问：“这些数值是由谁、怎样算出来的？”IPCC公开的这些数值是全球科学家采用名为“气候模拟”的技术计算出来的。称得上气候变暖预测主角的这项技术是什么样子的呢？

　　气候模拟技术使用能以计算机再现气候的“气候模型”。 以计算机程序的形式输入了地球数据和物理定律。

　　地球数据包括地球的大小、旋转、重力、来自太阳的能量、陆地和海洋的分布、陆地植物分布等构成地球的基本要素，均使用了最新的观测数据。

　　物理定律则是决定气候变化规律的要素。气候模拟技术使用通常的物理方程式，如风或海水的流动使用“牛顿运动方程式”，空气及气体的密度变化使用“气体状态方程式”等。气候变暖预测就是用计算机对这些方程式求解。

　　但地球上各处的气候并不相同，因海洋及陆地、热带及寒带等细微变化的相互影响是时刻在变化的。因此，在用计算机运算时，要把陆面和大气划分成网格状，分别对每个网格作计算。要对每个网格分配数据，求解方程式，推导出网格内的变化。

　　然后再将网格内发生的变化传递给相邻的网格，在相邻的网格内根据这些变化进行计算。以10分钟为单位连续计算到100年以后，得出的结果就是100年以后的预测值。

　　要以高精度再现气候变化，必须尽量细化网格的尺寸（分辨率）。比如，同一网格内的部分气流上升，同时又有部分气流下降时，这些变化会相互抵消而导致计算结果“没有变化”。这样就很难提高精度。

　　尽管如此，虽因气候模型不同而异，但计算时使用的变量仍会多达200～300个。简单来考虑，如果将网格的边长细化为原来的三分之一，那么网格数量就会增至9倍，计算量也会增加到10倍以上。因此，气候变化模拟往往使用能进行大规模高速运算处理的超级计算机。

　　日本气象厅气象研究所从1970年代就开始开发和使用气候模型了。气候研究部第四研究室室长行本诚史表示，“预测气候变化时使用的基本技术几乎与天气预报相同。”

　　天气预报主要使用模拟大气变化的“大气模型”。将当日观测的气温及气压等数据放入气候模型，以10分钟为单位连续计算气候的变化，一直计算到一天以后，得到的结果就是第二天的天气预报。

　　而进行气候变化预测时，需要使用复杂的模型，除了大气之外，还要加上海洋、陆地及冰川等。除了大气模型之外，气象研究所还开发出了再现海洋变化的“海洋模型”、再现大气中尘土和微粒子运动的“气溶胶模型”，以及将臭氧层浓度对地球带来的影响考虑在内的“臭氧模型”等。在最新的第五次评估报告中，气象研究所使用将这些模型融为一体的“地球系统模型”预测了气候变化。

　　运行地球系统模型的超级计算机是日立制作所制造的“SR16000”。该计算机可在1秒钟内进行72.2万亿次数值运算。与2007年公开第四次评估报告时相比，性能提高到了20倍以上，网格分辨率也提高到了120km（边长）。包括海外在内，大多数气候模型的分辨率都只有200～300km左右。

　　日本还开发出了一种专门用来预测地球环境变化的气候模型，并已投入使用。那就是由东京大学气候系统中心、国立环境研究所、日本海洋研究开发机构共同开发的“MIROC”。

　　MIROC在NEC生产的称为“地球模拟器”的超级计算机上运行。该计算机的开发费用约为500亿日元，2002年3月开始投入使用，在之后的两年半内一直保持性能世界第一，是能够代表日本技术水平的超级计算机。

　　目前使用的超级计算机是2009年问世的第二代机型，计算性能提高到了原来的3.2倍。可在1秒钟内进行131万亿次计算。这是普通个人电脑的1万多倍。网格分辨率为50km，达到了全球最高水平。

　　第五次评估报告列出了很多有关海洋的新知识。比如，“到达地球的太阳能会被海水吸收90％以上，即使在超过3000m的海洋深处，水温也会上升。”

　　这是2000年开始实施的国际海洋观测项目“Argo计划”的成果之一。该项目在全球海洋中布放了很多观测浮标，用来测量海水的温度及CO2浓度。地球模拟器使用Argo计划收集的100多万个观测数据，推导出了相关影响及未来预测结果。

　　第五次评估报告还列出了另外一项成果，即“因人类活动而排放到大气中的CO2总量约为5000亿吨，其中陆地和海洋分别吸收了约30％”。获得这项成果得益于能够用气候模型再现已将海洋及陆地吸收和释放CO2的过程考虑在内的“碳循环”过程。

　　碳循环过程往往通过基于观测数据的经验法则来表现，因此无法严密地再现地球环境。实际上，碳循环的量和速度因生物而异，每个地区也存在差别。用气候模型再现这些差异，是提高气候变化预测准确性所面临的课题。

　　地球模拟器将于2014年度更新为第三代，性能提高10倍。海洋研究开发机构地球系统整合模拟研究部高级研究员河宫未知生表示，“如果性能提高，就能进行精密的模拟，这样便可实现准确性更高的预测。”（作者：半泽 智，日经技术在线！供稿）