对于气候科学来说，今年是不平凡的一年。极端天气事件全年占据头条，包括由干旱引发的异常热浪、洪水和火灾。两位领先的气候科学家，真锅淑郎和克劳斯·哈塞尔曼，获得了2021年诺贝尔物理学奖。世界各国领导人最终在格拉斯哥齐聚一堂，参加了COP26会议。毫无疑问，人为造成的气候变化迫在眉睫，政府和工业界承受的行动压力越来越大。
然而，我们所有减缓和适应的计划都存在一个明显的遗漏：它们不是基于最好的科学预测。这并不是因为我们不了解气候变化的物理原理。相反，主要的障碍令人尴尬地是缺乏人力和计算资源。今天的气候模型由国家机构的科学家开发和维护，这些机构没有足够的预算来充分发挥这些模型的潜力。他们没有足够强大的计算机来以高分辨率运行模型。因此，当前一代的气候模型存在严重的缺陷和不确定性。
例如，减缓政策的一个关键问题是需要多快削减排放。如果我们已经越过了一个或多个气候临界点——例如，当一些海洋环流已经不可逆转地关闭时，那么在本世纪晚些时候依赖负排放将完全无效。然而，我们目前无法判断越过这些临界点的风险有多高，因为当前的气候模型不能正确地表示可能的临界点。
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气候适应也是如此：当前的模型还不够好。2021年的极端事件都无法在当前的气候模型中模拟，因为这些事件对于模型来说太极端了。一个国家如何在不知道哪个是更紧迫的威胁的情况下优先考虑其支出：增加的洪水和风暴，还是增加的热浪和干旱？然而，对于世界上大多数地区来说，当前的气候模型甚至无法就气候变化是否会增加或减少降雨量达成一致，更不用说降雨量的变化会有多大了。
为了克服这些限制，我们在此倡导建立一个联邦制的国际气候预测研究所，就像CERN（多国合作的粒子物理实验室）一样。该研究所将在不同国家设立多个中心，每个中心都配备专门的百亿亿次（每秒十亿亿次计算）超级计算设施。
该研究所的核心是创建少量超高分辨率的气候模型。通过这种方式，世界各地的科学家可以协作开发一个具有前所未有的空间和时间分辨率的多模型集合预测系统。通过更准确的预测，我们将更好地了解如何适应和减轻气候变化的影响。（我们也将能够更有效地利用观测到的气候数据。）实际上，另一个非常成功的国际研究所是欧洲中期天气预报中心，该中心产生了世界上最熟练的天气预报，可提前大约两周的时间。
一个联邦制的国际气候变化研究所将开发水平分辨率约为1公里（类似于目前用于提前一两天天气预报的分辨率）的全球气候模型，而当前的能力约为100公里。一个由全球约六个中心组成的联邦研究所，每年的总成本可能略高于15亿至20亿美元，由世界各国分摊。对于指导未来几十年将轻松投入数万亿美元的投资的必要预测来说，这只是很小的一笔钱。
我们中的一人（T.P.）十多年来一直在强调提高我们预测能力的问题，但我们仍然受到由于计算限制而性能不佳的模型的困扰。这是为什么呢？
一些科学家认为，国家模型的多样性对于充分量化气候风险既是必要的也是足够的，并且通过专注于少量高分辨率模型，我们可能会稀释这种多样性。
然而，目前最先进的气候模型都具有大致相同的分辨率，网格间距约为100公里。低于该尺度的任何事物——无论是海洋涡流、云还是个别山脉的影响——都由称为“次网格参数化”的高度简化的确定性公式来描述。
但是，我们气候的理论——一个非线性的、多尺度的湍流系统——告诉我们，参数化的概念本身就是误差的来源。因此，鉴于次网格过程可以首先进行参数化这一假设相关的结构性误差，当前模型的多样性不能代表不确定性。
正如国际研究所可以开发的那样，分辨率为公里级的模型不会完全消除结构性误差的问题，但会大大减轻它。这是因为在公里尺度上，对流云等关键过程可以通过物理定律更准确地表示。最重要的是，地球地形的影响以及有助于塑造墨西哥湾流等海洋环流的中尺度涡流都不需要参数化。对于诸如云微物理和边界层湍流等过程（仍然需要在1公里分辨率下进行参数化），随机参数化已被证明可以很好地用于业务天气预报。
由欧盟绿色协议资助的“地球目的地”项目，将很快在开发公里级原型气候模型方面开展重要工作。世界各地正在开始其他开发公里级模型的项目。现在是时候为建立一个联邦制的国际气候变化预测研究所制定计划，该研究所可以充分利用这些发展。正如CERN允许高能物理学家进行任何一个国家都无法或不愿意进行的实验一样，国际气候研究所将使我们能够进行目前由于人力和计算限制而不可能实现的协调一致的集合预测。
通过将这个集合的输出与经济、农业、健康、水文和其他影响模型联系起来，该研究所可以成为其他学科的科学家、政府、工业界、科学传播者和公众寻找最佳和最新信息的首选之地。它不会使国家气候模型和机构过时；CERN并未消除国家粒子物理研究所。相反，它将融合国家研究所的见解，并使它们产生最大的影响。
气候变化是一个全球性问题，需要全球性的解决方案。现在是来自世界各地的气候科学家团结起来，共同发起一项国际气候建模倡议的时候了。