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気候システムの状態やその変動は大気、海洋、陸地面などの地球表層の物理系間の複雑な相互作用で決まっています。この過程はあまりに複雑で室内実験などによってこれを攻略することは不可能です。もちろん観測データを集め、解析することは大変重要ですが、時間空間スケールが多岐にわたるため、充分な量のデータを得ることは容易ではありません。そこで物理法則にもとづいた気候モデル＝気候システムを模倣する数値シミュレーションモデルによる研究が力を発揮することになります。
気候モデルは、大気モデル、海洋モデル、そして陸地面過程や部分系間の相互作用を含むモデル群で構成されています。高性能のスーパーコンピューターを利用すると風の場、温度場、雨量や積雪量、海流など、現実の気候システムを記述する多くの量をシミュレーションすることができますから、これを観測データと比較することによって、モデルを改良する作業も行なわなければなりません。このように、気候システムの理解は、現実世界とモデルとの間の絶え間無い情報のやりとりによって進んでゆくのです。
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