气候变率与气候变化的物理学

气候系统是一个受强迫、耗散、非线性、复杂且异质的系统，处于热力学非平衡状态。该系统在时间和空间上许多运动尺度上表现出自然变率，并受到各种外部强迫，包括自然和人为的强迫。本文回顾了气候现象的观测证据和行星尺度流动的控制方程，并提出了气候科学中使用的模型层级这一关键概念。本文首次将动力系统理论的最新进展与远离平衡的统计物理学的最新进展结合在一起，并表明它们相互补充，有助于理解和预测系统的行为。这些互补的视角允许将子网格尺度现象作为随机过程进行自洽处理，以及对自然气候变率和强迫气候变化进行统一处理，同时处理气候敏感性、响应和可预测性等关键问题。