有可能構建精確的全球氣候模型嗎？

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如果有精確的海氣耦合環流模式能否對氣候進行人為控制

謝邀~
首先我沒懂題主的補充說明是什麼意思，所以可能答得有些偏
下文中有的時候可能會用「模型」，有的時候會用「模式」，都是一個意思（model）

全球氣候模型（Global Climate Model），一般也稱作一般環流模型（General Circulation Model），簡稱都是GCM，是目前氣候研究的主要工具。GCM可以追溯到1963年Smagorinsky在他的研究中使用的一些基本的方程來處理大氣環流。經過五十幾年的發展，GCM已經不是最初的單純的「大氣環流」的模型，而是加入了地球水圈、冰雪圈、生物圈、人類圈等各種模式的耦合模式，所以現在更準確的名稱應該是地球系統模式（Earth System Model），簡稱ESM。

來源Climate Modelling
上圖就是ESM的發展史。從最早的大氣（atmosphere）到隨後的陸面（land surface）、海洋和海冰（Ocean and sea ice）等等到較近的人類活動（Human Behaviour）、氮循環等等。可以說，ESM是朝著更加完善、更加全面的方向發展的。

我們只有一個地球，所以不可能用地球本身來做實驗。那麼地球系統模式就是最好的解決方案：用計算機模擬一個地球，那麼就可以放心地對它做你想做的事情啦~~好邪惡的感覺~~
但是今天不談ESM有多麼好，我們來看看它的一些局限性。

首先，是所有的模型都會遇到的一個問題，那就是模擬的精度要多高？要知道，模擬的精度和計算機運算的時間是成正比的，要求越高，耗時越長。但是要是太粗略就不準確，太精確的話可能又來不及（比如我要知道明天下不下雨，模式跑了三天三夜，顯然不現實）。那麼肯定需要在準確和時間上的經濟之間找到一個平衡點，那麼就要捨棄一部分精確度。即使如此，現在的模式也達到了令人驚訝的精度。而且我相信隨著科技的進步，計算機水平的提高，這個平衡點肯定會朝著更加精確的那一端移動的。但是也不能忘了，即使最精確的模型，也不是真實世界，它永遠差著一些呢。

除此之外，氣候模式還面臨著一些其他的不確定性（Uncertainty）。首先是模式本身的不完美。如果有用過數值天氣預報模式（NWP，例如WRF）的同學肯定知道，在運行模式時，你要選擇不同的參數化方案。所謂的參數化方案，就是一個物理過程，不同的科學家可能會給出不同的物理方程來表示它，這就是參數化方案。不同的參數化方案可能適用的情況不同，也不能簡單地說哪個更好。類似地，不同的氣候模式可能會用不同的機制，那麼結果就會不同。
曾經住我上鋪現在氣科院人稱CL俠的大神表示，參數化方案中有些參數的選擇就是蒙的-_-||

來源What Are Climate Models Missing?
上圖展示了四個模式在CMIP5計劃中一個相同的試驗下給出的不同結果。上面一排是雲，下面一排是降水。左起第三個是中科院的模式。不難看出儘管實驗相同，不同的模式還是給出了相差很大的結果。

此外，不同的初始條件會極大地影響數值模擬的結果（或者說蝴蝶效應，如果這個概念更為大家接受的話）。還有就是有些物理過程，比如說雲到底是如何形成的，這其中的複雜機制我們還沒有研究透徹，所以很難對其進行很好的模擬。

所以應該如何改進現在的氣候模式，更好地模擬地球系統呢？首先，是藉助增長的科技水平來提升模式的計算能力，以達到更高的精度。其次，加深對不同物理過程的理解，包括碳循環、雲構成、陸面方案等等。再有就是目前也有許多科學家提出的，沒有一個最好的模式，但是有許多不同的模式綜合起來就是另一回事了。我們前面也提到了，不同的模式在不同情況下表現也不相同。那麼多模式（Multi-models）看起來就是一個很好的解決方案。正如那句俗話說的「不要把雞蛋放在同一個籃子里」，採用多模式可以很好地迴避單個模式存在的一個問題。不過，多模式如果要得到理想的結果得有一個前提，那就是採用的各個模式之間是相互獨立的，否則的話多模式就沒多大意義了。然而現實很殘酷，多模式在很多情況下並不能採用相互獨立的單模式，但是這就是我們目前所能做的了。至於多模式具體啥樣，喏~

上圖是CMIP5（耦合模式比較計劃階段五）的結果，粗實線是多模式結果，細線是單個的模式。不同的顏色是不同的排放前景。關於排放前景，有興趣的可以看看未來有幾種？聊聊氣候情景（climate scenarios）的故事 - 談談天 - 知乎專欄

總而言之，地球系統模式發展到今天已經相當不錯了，是我們研究地球系統必不可少而且是可以信賴的工具。但是離完美還有距離。所謂革命尚未成功，同志仍需努力啊！

OS：我也不知道幹嘛要在這樣一個不吸引人的話題下扯這麼多，大概是憋論文憋壞了吧~~

看如果定義【精確】了。

題主說的精確估計是指和實物一致的數字模型。
只要是模型，就不可能和實物一致，更何況天氣系統是我們遇到的最複雜的複雜系統之一。
別說這個，就算是簡單的複雜系統，目前也沒辦法很精細的模擬。
我們現在所做的只不過是把黑箱逐漸變灰，離變成白箱還差得太遠。

人不可能創建比自身神經系統更複雜的分析系統，否則就是不智

想起前不久看到一篇從事海洋模式相關工作的碩士畢業論文開頭的一句話：

Essentially, all models are wrong, but some are useful.

--By George E. P. Box .

不了解人為控制，就補充說明一下現在的氣候模式離精確還有多遠吧。

在沒接觸模式之前，答主以為科學家們肯定早就洞悉了地球萬物之間的關係，並找到了各種複雜的數學方程來描述他們。可真正了解以後，我才知道當前的氣候模式在某些方面的模擬竟然如此之粗糙，簡直小學生水平。

就以CESM（Community Earth System Model）（當下使用最多的地球系統模式之一）為例：我們知道植物生長需要從土壤中吸收氮（N）磷（P）鉀（K）等等各種礦質元素，這些元素一旦匱乏，植物的生長便會受到各種影響。可當前的CESM在模擬植物生長發育時完全沒有對P和K進行模擬，這大概就相當於模型默認全球任何地方的植物都既不缺P，也不缺K；更不用提Ca，Fe，Mo這些元素了，模式里一概沒有。現在CESM唯一考慮的礦質元素就只有N！

那當前版本的CESM是怎麼模擬植物對土壤N的吸收呢？通俗來說，就是算一下這裡的植物需要多少N，然後這裡的土壤微生物需要多少N，然後按比例分配一下。就好比我想買四個蘋果，另一個路人想買兩個蘋果，可水果店還剩三個蘋果，那麼老闆就賣倆給我，賣一個給他。是的，你沒有看錯，當下的CESM在考慮這一問題時就是這麼「雨露均沾」！而且像什麼土壤溫度啊，土壤中氧氣的含量啊，這些想想都肯定會影響根部營養吸收的因子，通通都沒有考慮！就是這麼簡單粗暴，供需分明。

有人會說這對氣候的模擬會有影響嗎？那就簡單理一下吧，模擬不好植物對N的吸收，就模擬不好植物的生長狀況，就模擬不好植物對二氧化碳（CO2）的吸收，就模擬不好大氣中CO2含量，最後就模擬不好溫度的變化，蝴蝶效應聽過吧，大概就是這個道理，而當下的氣候模式中這樣的瑕疵簡直多如牛毛！所以大概知道模式離精確還有多遠了吧！

構建啊，現在的全球/區域氣候模型都已經很多了，所以完全從零開始構建的不多。大多數的相關領域的科學工作者在做的事情叫做model development，就是在現成的模型基礎上引入新的模塊，或者試著在計算資源允許的情況下，提高精度且不失去以前的預測準確性。
相關領域的paper套路也是比較清晰的：原模型和觀測比較，提出新的scheme引入模型，再次比較，結果更好等。
至於有沒有可能得到精確的全球氣候模型，這就看題主怎麼定義精確了。我覺得，氣候模型在整體上是越來越精確的。

才看到描述里的那段話，對氣候進行控制啊，不懂

就算有了精確的海氣耦合模式，還有其他好多問題沒解決呢：雲的模擬，海里的渦旋，還有最重要的，陸面過程都沒搞清楚。
總之一句話，前面要走的路還有很長。

根據目前我所學到的知識來看，精確這個詞還遠遠不夠。
我們現在所做的就是合作、分工，CMIP都到5了吧？
有的模型是區域的，解析度非常高。有的模型是全球的，解析度就達不到區域那麼高。但是就像兩條腿走路，缺一不可。
做一個大膽的猜測，完全精確的某一個或幾個氣候模型，無異於物理上的永動機，或者數學上的萬能解題法——都不太可能出現。
所以，氣候模型的一個關鍵詞就是：趨勢

因為初始場不準確。。。

問題原來是問氣候控制啊。額，先不說精確的氣候模型這個永遠做不出來的東西（只能相對精確，混沌系統），改變氣候還是很麻煩的。人類排放那麼多年溫室氣體才有所體現，而且這東西控制起來很不精確。物理級別的改變需要非常多的能量，類似催化劑級別的改變要麼尺度太小覆蓋範圍不足，要麼尺度有點大控制不好，不那麼容易想幹嘛幹嘛。人類有能力影響到氣候，但是是否按著自己想要的方向改變，目前看來控制的不會很好。

模型的定義就是抓大放小，不知道提問的「精確」要有多精確。

模型一般都是用做預測的，不知道補充的所謂「控制」是怎麼來的。

關於氣候模型，劍橋有一個組是做這個的，可以參考他們的成果：Cambridge Centre for Climate Change Mitigation Research。

說是模型，就已經不精確了

看你的精確是什麼程度。
以我對精確的理解，是不行的。如同你無法用幾個球去模擬幾大行星的運動。

肯定能。但是需要時間和合作

太困難的，「蝴蝶效應」下近乎無窮的變數使得這種預測費時費力而且毫無意義

所謂模型，都只能解決局部條件下的局部情況。大一統的全局模型不可。

不可能

蝴蝶效應看過沒

這個問題的描述，有個地方必須指出：
1.構建全球氣候模型，是用計算機（大型機）對全球氣候進行模擬。這部分楊澍已經回答了。
2.對氣候進行控制，就不關計算機神馬事了。這不是模擬，要實戰？呃，呃，呃，呃……………………這麼說吧，搞個人工降雨對最近的天氣進行下控制，都有一些科學家懷疑是否真的有效。控制氣候這個，親，不要太高估人類的能力。
1和2是不同的兩個東西。不要指望著在機器上跑個虛擬程序，現實中的氣候就能有啥變化。