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2019年6月17日，由世界气候研究计划（World Climate Research Programme，WCRP）联合科学委员会（JSC）编写的《2019—2028年世界气候研究计划战略计划》（World Climate Research Programme Strategic Plan 2019-2028）发布，提出了WCRP未来10年的科学目标、科学重点以及关键的基础设施。

1 愿景与使命

WCRP的愿景是利用健全、相关和及时的气候科学，确保人类拥有一个更具恢复力的现在和更可持续的未来的世界。WCRP的使命是负责协调和促进国际气候研究，以开发、分享和应用有助于社会福祉的气候知识。

2 10年科学目标

战略计划将在未来10年（2019—2028年）基于4个科学目标，以当前最迫切的气候知识需求为基础，提升应对未来社会挑战所需的核心科学和能力。

2.1 对气候系统的基本了解

（1）目标——气候及其变率与变化是物理、生物地球化学和社会-经济耦合系统的一部分，WCRP将支持和促进科学的进步，得到对气候及其变率与变化的基础认知和综合理解。耦合气候过程是理解以下过程的基础：①大气和海洋环流变化；②温度、盐度和降水的波动与变化；③区域和全球海平面上升轨迹；④非稳定气候中极端事件的表现方式；⑤大气、陆地和海洋之间碳和其他化学物质的循环；⑥从大气层顶到深海的动力、辐射和化学相互作用；⑦区域气候演变。使这些系统的能量、水和碳收支闭合是观测、评估和模拟全球、区域气候变率与变化的必要条件。重点关注实验室科学、仪器开发、野外实验、古气候代用资料分析、遥感技术、模式改进的研究。

（2）科学重点。①气候动力学。为了更好地了解过去的气候演变并预测未来的变化，将加强对引起全球和区域海洋与大气环流变化的驱动因素、相互作用和反馈的理解。这些系统的非线性特征继续在不同尺度上呈现出重要的新兴问题。②储存与输送。引起辐射、水文、冰冻圈和生物地球化学变化的机制决定了量化能量、水、碳和其他气候相关化合物储存与输送的能力。未来将量化地球系统子系统内部和之间的储存与输送，作为对基本过程理解的重要检验。

2.2 预测气候系统的近期演变

（1）目标——推动预测前沿，量化次季节到10年时间尺度上各气候系统组成部分的不确定性。该目标将支持地球系统科学家在气候变化背景下与社会接触的能力建设，关注气象、海洋和水文极端事件等与社会相关的结果。

（2）科学重点。①提升预测能力。气候模拟的进步主要取决于建模系统组件的质量及其耦合。迫切需要对水、碳和能量循环、云和降水、海洋漩涡和海浪、海冰动力学和河流流动的表达进行改进，并引入创新的科学方法，包括：确定性、统计和机器学习方法；先进的模式-数据融合方法，包括资料同化技术；复杂网络和集合生成方法。WCRP将与预测团队合作，推进耦合模式初始化技术。②预测极端事件。气候变化影响极端事件的频率和强度，从而影响环境与社会。为了提高预测技能，气候研究需要确定造成区域气候热点的过程，以及超过气候阈值的可能性。地球系统的非平稳性与“快极端事件”（如飓风）和“慢极端事件”（如干旱）相互作用的方式将成为关键焦点。

2.3 气候系统的长期响应

（1）目标——在更长时间尺度上（10年到100年）量化气候系统变化的内在响应、反馈和不确定性。对非线性过程、内部变率和对驱动因素的系统敏感性（如化石燃料排放、土地利用变化、火山爆发与太阳变化）的基本科学理解可以为改进气候预测和情景提供信息。该目标有可能支持考虑长期减缓和适应替代方案。

（2）科学重点——模拟能力。持续发展的综合地球系统模式解释了缓慢变化的相互作用和高度非线性过程，将支撑气候系统的长期演变情景。对这些系统的预测能力仍然存在许多重大挑战，例如，含水层、植被和土壤碳之间或多年冻土、冰川和冰盖之间复杂的相互作用的表达，以及影响地球系统的人类活动。

2.4 连接气候科学与社会

（1）目标——支持与不断变化的地球系统相关的决策信息和知识在生产与传达过程中的创新。

（2）科学重点。①与社会系统的相互作用。为了理解气候与社会经济系统之间复杂的相互作用和反馈，参与对自然和人为强迫的响应的合作研究。新兴行为将被纳入对深度耦合的地球系统的全面理解中。②与社会建立关系。支持制定可行的气候信息、科学评估、教育方法和公共传播战略，这些战略需要与全球所有地区的多部门行动者共同努力。

3 关键基础设施

未来十年实施WCRP战略计划所必需的基础设施，将来自国内和国际计划的承诺与投资，涉及科学界、资助机构和其他合作伙伴。关键基础设施包括以下4个方面。

3.1 模拟工具的层次结构

需要多种建模和模拟方法，涵盖不同复杂性、不同过程表达和不同空间分辨率，以促进不同模拟方法之间的直接比较并取得进展。需要开展模式评估和不确定性评估的框架，以及模式开发社区之间的协作。无缝和统一的模拟工具、自适应架构、统计方法和机器学习的潜力尚未得到充分挖掘。为了促进对气候服务的支持，将在动力和统计降尺度工具方面进一步加强，以更好地表达区域和极端现象。

3.2 持续观测和参考数据集

气候系统多变量和多尺度观测的开发、收集、分析与存储是气候系统研究的基础。需要持续观测来捕捉不断变化的气候系统的信息，以及协调良好的国际野外和空基观测计划，这些计划使用了最先进的传感器、平台和仪器。此外，还需要共同设计新的观测量和指标，持续和经过质量控制的气候系统观测记录，以及持续改进和更新具有时间一致性的数据集。通用数据格式、元数据要求和引用标准将改善所有研究人员对数据集的可访问性。

3.3 开放获取需求

为了最好地服务利益相关者并最好地促进科学理解，全球气候研究界需要开放获取科学数据（观测和模式模拟）、评估产品和科学成果，并采用合适的国际标准来保护出版权，特别是对于青年科学家和学生而言。

3.4 高端计算和数据管理

需要技术和基础设施来利用百亿亿次计算和基于云技术的系统及软件。大数据技术、新硬件开发、模拟能力的提升以及其他运算进展至关重要，并且需要可互操作且可靠的数据管理。