二十多年前，对气候变化应采取行动还只是少数先知先觉者的认识。然而，随着应对气候变化逐渐成为全球共识，气候科学的研究范式也亟需做出相应调整。气候科学家不仅应该是气候变化知识的探索者、传播者，也应该是气候解决方案的实践者。
导 读
随着应对气候变化的迫切性成为全球性共识，有一种观点认为气候科学不再具有重要性，后续主张的主要任务是在社会、经济、政治、技术和工程等各个层面采取具体的应对行动。而本文观点恰恰相反，认为气候科学将是整个气候行动不可或缺的一部分，但需要对其研究内容、方法和重点进行范式调整与优化。
图1 图文摘要
随着极端天气气候事件频发，对气候变化的怀疑论调逐渐偃旗息鼓；而气候危机时代的来临，让积极应对气候变化成为全世界的共识。
既然应对和行动已成共识，那么气候科学是否已经完成其使命，不再像以往那样重要？或者应该重新回到象牙之塔，成为少数学者满足其好奇心的纯粹学问？
我们的答案是：不！恰恰相反，气候科学将是整个气候行动和气候解决方案中不可或缺的一部分。如果说过去气候科学主要是作为知识体系的构建者和传播者、行动方案的建议者和参谋者，未来气候科学将和其他行动主体一起，更主动地成为气候解决方案的行动者。这一转变必然要求气候科学在研究范式上做出相应调整。本文就列举了在气候行动时代气候科学范式转变的几个例子。
（1）跨越气候变化的自然科学基础、适应和减缓研究的界限
在过去的近四十年中，围绕IPCC报告，对气候变化的研究一般分为自然科学基础、适应和减缓三个部分。每个部分各司其职，然后由IPCC统筹推进。在气候行动成为中心任务以后，三个方面研究的界限应该被打破。自然科学基础研究应当更主动地从适应和减缓的实际需求中发掘新的基础科学问题，而适应和减缓研究也需要更加直接地和自然科学基础研究相结合。
适应和减缓研究的融合对气候行动和气候解决方案的提出和推进十分重要。这是因为对气候变化特别敏感且脆弱的区域往往是经济和社会发展相对滞后的区域，而经济和社会的发展又离不开对能源的需求。如果能将适应和减缓相结合，在发展中国家和地区优先发展可持续的清洁和可再生能源，就能够在带动经济发展的同时，达到减缓的目的。然而，这一目标的实现显然需要对气候变化负有责任的发达国家在技术和资金转让方面承担其应有的责任。
（2）气候科学和技术创新的协同
尽管气候科学在过去几十年中取得了很大进步，但就服务于气候行动和气候解决方案而言，它还有很多的缺点。例如，气候模式对气候变化时空分布的预测预估能力尚显不足，这样就难于直接与适应和减缓相结合。而且我们也不可能一直等下去。气候科学可以通过和技术创新的协同来克服其弱点。比如可以和在应用方面比较成功的数值天气预报（NWP）模式相结合，也可以和机器学习等人工智能方法相结合。通过这样的协同方法，在诸如新能源天到旬时间尺度的高分辨率预测、极端灾害预测等方面不断尝试和迭代，反过来也带动气候科学本身的发展。
（3）从平衡态气候动力学到非平衡气候/地球系统动力学的转变
兴趣驱动的理论气候科学研究不仅不会因为气候行动和气候解决方案而消亡，反而因为人们对诸如极端天气和气候、气候临界点、气候突变等历史上反复出现、有的正在发生、有的可能在未来发生的现象的关注，而变得更加重要。但当前该领域的研究还尚处于初级阶段，虽然经典的非平衡态统计物理学和复杂性科学能提供一些帮助，但它们远不足解决问题。因此，新的颠覆性思想和方法有待创造，而这反过来能对相关数学、物理和复杂性科学的发展做出贡献。
总结与展望
作为气候行动不可或缺的一部分，气候科学在未来将扮演更加重要的角色，但可持续的气候解决方案要求其做出范式的转变。具体应包括：（1）跨越自然科学基础、适应和减缓研究的界限；（2）实现气候科学和技术创新的协同；（3）实现从平衡态气候动力学到非平衡态气候/地球系统动力学的转变。借助于数值天气预报和短期气候预测等方面的成功经验，结合AI等技术创新，气候科学有望突破现有瓶颈，在基础理论方面对数学、物理和复杂性科学的发展做出贡献。
责任编辑
丁士超 加州大学
付同刚 中国科学院遗传与发育生物学研究所
作者简介
吕建华，中山大学大气科学学院教授，《大气科学进展》副主编。
https://atmos.sysu.edu.cn/teacher/352
DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100628
引用格式：Lu J. (2024). Paradigm shifts of climate science for climate solutions. The Innovation 5(4), 100628.
原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(24)00066-3
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