對於氣候科學來說，今年是不平凡的一年。極端天氣事件全年佔據頭條，包括由乾旱引發的異常熱浪、洪水和火災。兩位領先的氣候科學家，真鍋淑郎和克勞斯·哈塞爾曼，獲得了2021年諾貝爾物理學獎。世界各國領導人最終在格拉斯哥齊聚一堂，參加了COP26會議。毫無疑問，人為造成的氣候變化迫在眉睫，政府和工業界承受的行動壓力越來越大。
然而，我們所有減緩和適應的計劃都存在一個明顯的遺漏：它們不是基於最好的科學預測。這並不是因為我們不瞭解氣候變化的物理原理。相反，主要的障礙令人尷尬地是缺乏人力和計算資源。今天的氣候模型由國家機構的科學家開發和維護，這些機構沒有足夠的預算來充分發揮這些模型的潛力。他們沒有足夠強大的計算機來以高解析度執行模型。因此，當前一代的氣候模型存在嚴重的缺陷和不確定性。
例如，減緩政策的一個關鍵問題是需要多快削減排放。如果我們已經越過了一個或多個氣候臨界點——例如，當一些海洋環流已經不可逆轉地關閉時，那麼在本世紀晚些時候依賴負排放將完全無效。然而，我們目前無法判斷越過這些臨界點的風險有多高，因為當前的氣候模型不能正確地表示可能的臨界點。
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氣候適應也是如此：當前的模型還不夠好。2021年的極端事件都無法在當前的氣候模型中模擬，因為這些事件對於模型來說太極端了。一個國家如何在不知道哪個是更緊迫的威脅的情況下優先考慮其支出：增加的洪水和風暴，還是增加的熱浪和乾旱？然而，對於世界上大多數地區來說，當前的氣候模型甚至無法就氣候變化是否會增加或減少降雨量達成一致，更不用說降雨量的變化會有多大了。
為了克服這些限制，我們在此倡導建立一個聯邦制的國際氣候預測研究所，就像CERN（多國合作的粒子物理實驗室）一樣。該研究所將在不同國家設立多箇中心，每個中心都配備專門的百億億次（每秒十億億次計算）超級計算設施。
該研究所的核心是建立少量超高解析度的氣候模型。透過這種方式，世界各地的科學家可以協作開發一個具有前所未有的空間和時間解析度的多模型集合預測系統。透過更準確的預測，我們將更好地瞭解如何適應和減輕氣候變化的影響。（我們也將能夠更有效地利用觀測到的氣候資料。）實際上，另一個非常成功的國際研究所是歐洲中期天氣預報中心，該中心產生了世界上最熟練的天氣預報，可提前大約兩週的時間。
一個聯邦制的國際氣候變化研究所將開發水平解析度約為1公里（類似於目前用於提前一兩天天氣預報的解析度）的全球氣候模型，而當前的能力約為100公里。一個由全球約六個中心組成的聯邦研究所，每年的總成本可能略高於15億至20億美元，由世界各國分攤。對於指導未來幾十年將輕鬆投入數萬億美元的投資的必要預測來說，這只是很小的一筆錢。
我們中的一人（T.P.）十多年來一直在強調提高我們預測能力的問題，但我們仍然受到由於計算限制而效能不佳的模型的困擾。這是為什麼呢？
一些科學家認為，國家模型的多樣性對於充分量化氣候風險既是必要的也是足夠的，並且透過專注於少量高解析度模型，我們可能會稀釋這種多樣性。
然而，目前最先進的氣候模型都具有大致相同的解析度，網格間距約為100公里。低於該尺度的任何事物——無論是海洋渦流、雲還是個別山脈的影響——都由稱為“次網格引數化”的高度簡化的確定性公式來描述。
但是，我們氣候的理論——一個非線性的、多尺度的湍流系統——告訴我們，引數化的概念本身就是誤差的來源。因此，鑑於次網格過程可以首先進行引數化這一假設相關的結構性誤差，當前模型的多樣性不能代表不確定性。
正如國際研究所可以開發的那樣，解析度為公里級的模型不會完全消除結構性誤差的問題，但會大大減輕它。這是因為在公里尺度上，對流雲等關鍵過程可以透過物理定律更準確地表示。最重要的是，地球地形的影響以及有助於塑造墨西哥灣流等海洋環流的中尺度渦流都不需要引數化。對於諸如雲微物理和邊界層湍流等過程（仍然需要在1公里解析度下進行引數化），隨機引數化已被證明可以很好地用於業務天氣預報。
由歐盟綠色協議資助的“地球目的地”專案，將很快在開發公里級原型氣候模型方面開展重要工作。世界各地正在開始其他開發公里級模型的專案。現在是時候為建立一個聯邦制的國際氣候變化預測研究所制定計劃，該研究所可以充分利用這些發展。正如CERN允許高能物理學家進行任何一個國家都無法或不願意進行的實驗一樣，國際氣候研究所將使我們能夠進行目前由於人力和計算限制而不可能實現的協調一致的集合預測。
透過將這個集合的輸出與經濟、農業、健康、水文和其他影響模型聯絡起來，該研究所可以成為其他學科的科學家、政府、工業界、科學傳播者和公眾尋找最佳和最新資訊的首選之地。它不會使國家氣候模型和機構過時；CERN並未消除國家粒子物理研究所。相反，它將融合國家研究所的見解，並使它們產生最大的影響。
氣候變化是一個全球性問題，需要全球性的解決方案。現在是來自世界各地的氣候科學家團結起來，共同發起一項國際氣候建模倡議的時候了。