气候试验室_实验室气候

2024-07-16 23:23:13

1.化学实验室建设环境有什么要求？

2.云室的作用和原理

3.生物安全实验室建造应考虑哪些问题

4.环境可靠性试验都包括哪些方面

5.气候问题变幻莫测，超级计算机和科学家都累了

6.实验室装修的注意事项实验室装修环境要求

气候试验室_实验室气候

紫外光耐气候试验箱标准

本标准规定的人工气候（氙灯）曝露试验方法参照用国际标准化组织ISO 4892-82《塑料实验室光源试验方法》有关氙灯光源部分的内容。

1 主题内容与适用范围

本标准规定了模拟户外湿热自然大气中主要因素的两种人工气候加速试验方法；

荧光紫外线/冷凝试验方法（以下简称荧光紫外线方法）；

人工气候（氙灯）曝露试验方法（以下简称氙灯方法）。

本标准适用于机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料不同种类材料或同种类不同配方材料的耐湿热户外气候性能（以下简称耐候性）比较；也可用于已知耐候性材料进行质量等级评定试验。

一般试验可用荧光紫外线/冷凝试验方法；必要时并可用人工气候（氙灯）曝露试验方法进行验证产品试验。

本标准的试验结果，不能简单直接地推断材料的使用寿命。

注：本方法引用了GB9344塑料氙灯光源曝露试验方法的技术内容。

2 术语

2.1 紫外线-冷凝试验 test of fluorescent UV-Condensationtype

以荧光紫外线灯作光源，模拟并强化对高分子材料劣化影响最显著的紫外光谱，并适当控制温度、湿度使在样品上周期性的产生凝露的试验。

2.2 人工气候（氙灯）试验 test of exposure to artificialweathering(xenon arc lamp as lightsourve)以氙灯作光源，模拟并强化到达地面的日光光谱，并适当控制温度、湿度和喷水条件的试验。

2.3 紫外区 ultriolet regions

紫外区分UV-A波长范围为315～400nm;UV-B波长范围为280～315nm；UV-C波长＜280nm的辐照。

2.4 荧光紫外灯 fluoresvent UV lamp

是波长为254nm的低压汞灯，由于加入磷的共存物使转换成较长的波长，荧光紫外灯的能量分布取决于磷共存物产生的发射光谱和玻璃管的传扩。

2.5 辐照度 irradiance

所有波长入射辐照的总量，以W/㎡表示。因为辐照是按不同的波长分布的，不同的光谱造成的光化学效应差异很大，所以不应用不同的灯源作比较。

2.6 分光谱辐照度 spectral irradiance

表示辐照度随波长的函数，以某一波段的W/㎡表示，通常日光的辐照度以每10nm波段的W/㎡表示，而紫外荧光灯以每1或2nm表示，分光谱辐照度是比较具有不同能量分布光源的合适方法。

2.7 分光谱能量分布 spectral energy distribution

是表示每一波长辐照量的特性曲线，可按功率以W/㎡、或按能量以J表示，此特性曲线应包括所有入射光的波段范围，而荧光紫外灯通常以相对的分光谱能量分布表示，它以每一波长的辐照度与峰值比较的百分率表示（见图3）。

3 试验设备

3.1 荧光紫外线试验

3.1.1试验箱的结构由耐腐蚀性金属材料制成，包含8支荧光紫外灯，盛水盘，试验样品架和温度、时间控制系统及指示器（见图1）。

图1 荧光紫外线/冷凝试验箱结构截面图

3．1．2荧光紫外灯应快速启动，灯管功率为40W，灯管长度为1220㎜，试验箱均匀工作区域的范围为900×210㎜（见图2）。

图2 试验箱均匀辐照区域的范围

3．1．3除非另有规定，荧光紫外灯的波长为280～315nm，即UV-B波长范围，相对分光辐照度的特性（见图3）。

图3 UV-B荧光紫外灯的相对分光谱辐照度

3.1.4灯安装成四支一排，分两排安装，每排灯的灯管平行安装，灯的中心距离为70㎜（见图1）。

3.1.5试验样品应固定安装在距灯表面的最近平行面50㎜的位置（见图1）。试验样品和它的支架构成箱的内壁，它们的背面应露于室温的冷却空气中，由于试验样品和箱内空气的温差，使试验样品表面的冷凝阶段产生稳定的曝露条件，试验箱应由底部经箱外壁和试验样品的通道产生自然空气对流。

3.1.6水蒸气由加热箱底的盛水盘产生，水深不大于25㎜，并有供水自动控制器，盛水盘应定期清洁防止形成水垢。

3.1.7试验箱的温度由固定在宽75㎜、高100㎜、厚2．5㎜黑色铝板（以下简称为黑板）连接的传感器进行测量，该黑板应放置于曝露试验的中心区域，温度计的测量范围为30～80℃，容差为±1℃，光照和冷凝阶段的控制应酬单独进行，冷凝阶段由加热水温进行控制。

3.1.8试验箱应放置于温度为15～35℃的试验室内，距离墙300㎜，并应防止其他热源的影响，试验室内的空气保持强烈的流通，以免影响光照和凝露条件。

3.2 氙灯人工气候试验

3.2.1氙灯发射的光源波长范围是从低于270nm直到红外区，氙灯要经过适当的滤光和有效冷却，滤去较短波长射线和较多的红外射线，直到达试验样品表面的光谱与到达地面的阳光光谱相近似。

3．2．2试验箱内设有带动样品旋转的转动支架，温度、湿度、喷水时间和氙灯功率应可调，并设有干、湿球温度自动记录装置。干、湿球感温件应置于避光处。根据需要，箱外可备电源稳压器，箱内设加热器。

为了减少氙灯冷却水污染灯和滤光罩，冷却水用蒸馏水或去离子水，冷却水用耐水腐蚀材料制成，如不锈钢、塑料等，应避免用铝、铜、铁和青铜。

3.2.3样品架应由隋性材料制成，如铝合金、不锈钢或木质材料，邻近样品处避免有青铜、铜和铁的构件。

4 试验条件

4.1 荧光紫外线试验

4.1.1试验样品固定装置于样品架上，面对荧光灯。当试样未将样品架完全填满时，则需用黑板将样品架填满，保持试验箱内壁封闭。

4.1.2试验温度，光照时可用50、60、70℃三种温度，优先推荐用60℃；冷凝阶段的温度为50℃，温度的容差均为±3℃。

4.1.3光照和冷凝的周期可选择4h光照、4h冷凝或8h光照、4h冷凝两种循环。

4.1.4在光照400～450h后，每排灯管需要换一支荧光灯管，其他灯管按照图4所示转换位置，灯的有效寿命1600～1800h。

4.1.5在更换灯管时，应擦干盛水盘和进行清洁，避免形成水垢。

图4 荧光灯的转换示意图

4.2 氙灯人工气候试验

4.2.1辐射强度在300～890nm波长范围内为1000±200 W/㎡；低于300nm应不超过1W/㎡；在挂试验样品区域，偏离应少于10﹪。

4.2.2试验箱的温度由黑板进行测量，黑板温度为63±3℃。根据需要也可以是55±3℃或比63℃更高的温度，但较高的温度可能会产生热老化效应，影响试验结果。

黑板的温度应在不喷水时达到稳定时测量读数。

4.2.3相对湿度可选择65﹪±5﹪、50﹪±5﹪或90﹪±5﹪三种条件。

相对湿度应在不喷水时达到稳定时测量读数。

4.2.4喷水周期可选择每隔102min喷水18min或每隔48min喷水12min。

4.2.5氙灯和滤光罩在使用过程中会逐渐老化，沉积水垢或由其他原因，造成辐照强度下降，因此必须进行光能量监测。在测定光能量时，光感受器应固定在与试验样品接受光能量相同的位置上，当测得光能量有减弱或下降时，应调节氙灯功率，有必要时，清洗氙灯和滤光罩，氙灯和滤光罩有一定的寿命应按规定使用到一定时间后更换。

5 试验周期

两种试验方法推荐下列试验周期：

4、7、14、21、28、42、63、84 d.

根据试验样品的性能变化速率，可适当变更试验周期；最终期限可根据试验样品性能变化达到规定值确定，一般不大于105d。

6 试验样品

一般应根据所要测定的性能，按有关规定制备标准样品，涂料试验样品应造成75㎜×150㎜×1.0～1.5㎜。如机械性能测试时，试验样品应具备足够的数量，以保证能达到预期的试验结果。

两种试验方法尚分别具有下列要求：

6.1 荧光紫外线试验

6.1.1试验样品的最大厚度应不超过20㎜，以保证足够的热交换使试验样品上产生凝露。

6.1.2对于塑料、橡胶等条形试验样品应固定于铝合金或其他耐腐蚀和传递性能好的面板上。

6.1.3对于钢底板的涂料试验样品应使边缘的锈不沾污试验样品的表面。

6.1.4试验样品上大于1㎜的孔应于密封，以防止水蒸气逸出。

6.2 氙灯试验

试验样品在样品架上应不受外来施加的压力，为了避免因试验样品暴露位置不同而造成表面受光照射强度的不同，在安装试验样品时，要根据试验样品的尺寸和形状，合理地排列和固定在旋转支架上，并能调换位置，如上下排调换，原地180°翻转、上下排调换，原地180°翻转，经过四步构成—交换循环。在交换循环内，每一步交换时间相等。

7 试验样品的性能评定

7.1 外观的评定

对涂料主要是外观的评定，塑料和橡胶必要时也可进行外观评定，检查的项目主要是光泽、颜色变化（色差）、粉化、斑点、起泡、裂纹及尺寸稳定性等，应尽量用仪器进行定量的项目检测，如光泽、色差等。

7.2 力学性能及其他性能的评定

一般橡胶材料进行抗拉强度、延伸率、硬度测量、塑料测量冲击强度、断裂延伸率、拉伸强度、弯曲强度。如必要可规定其他性能测试项目。

8 试验报告

a.试验方法：荧光紫外线试验或氙灯试验；

b.试验条件：光照时间、冷凝或喷水时间及相应的温度、湿度、荧光紫外灯的光谱或氙灯试验时的辐射照强度；

c.试验时间；

d.试验材料名称和型号；

e.试验样品的尺寸和制备方法；

f.试验设备：设备型号、规格、氙灯试验时的氙灯和滤光罩类型；

g.试验结果；

h.试验日期和人员。

附加说明：

本标准由中华人民共和国机械电子工业部提出。

本标准由机械电子工业部广州电器科学研究所归口。

本标准由机械电子工业部广州电器科学研究所负责起草。

本标准主要起草人梁星才、高仁诒

本标准规定的荧光紫外线/冷凝试验方法，参照用美国材料试验协会ASTMG53-84《非金属材料曝露荧光紫外线/冷凝型试验方法》。

化学实验室建设环境有什么要求？

可人工控制温度、湿度、风速、洁净度、气压和气体成分等因素的密闭的与外界隔离设备，称为人工气候室，又称环境仓（环境舱）。人工气候室不受地理位置、季节条件等外界自然条件的限制，可以缩短研究的周期，作为科研、教学和生产的一种重要设备。

由控制平台、空气处理机组和被控环境实验舱三部分组成。控制平台装有控制人工气候室各种参数的调节器和二次仪表，调节器显示人工气候室所要求的各种环境参数的设定值，并根据二次仪表连续不断地检测人工气候室的实际值与正定值之间的偏差，自动发出调节信号传递给各种执行机构（如热源、冷源、风机、水泵、气体成分控制系统等）进行动作；空气处理机组装有空气过滤器、冷热盘管、加湿和除湿器等各种调节设备，这些设备按控制室内调节器的指令动作；环境实验舱内通常装有电光源和监测温度、湿度、洁净度、气体成分等因素的感应元件，并与二次仪表相连接，将各感应到的实际值传给转到控制平台的调节器上进行差值识别。按此路线反复循环使人工气候室中的实际值与调节器上的正定值相同。

人工气候室用于研究环境条件对生物生命活动的影响，包括生物的栽培、驯化、育种等工作，也可以测定其他热湿环境控制设备的性能。小型的称“人工气候箱”、“环境仓”等。

云室的作用和原理

1. 实验室应选择在清洁安静的场所，远离生活区，锅炉房与交通要道；

2. 实验室应选择在光线充足，通风良好的场所，要与生产加工车间有一定距离；

3. 实验室应选择在方便扦样与检验，距离车间较近的工作场所。

以上为喜格-化学实验室建设环境选择要求。

生物安全实验室建造应考虑哪些问题

云室的作用和原理，详细介绍如下：

云室是一种用于观察和研究的设备，主要用于模拟和观察云的形成和变化。它是一种重要的气象设备，可以帮助气象学家和气候学家了解云的形成过程，预测天气变化以及研究气候变化。

一、云室的作用：

云室的主要作用是模拟和观察云的形成和变化。它通过控制温度、湿度、风速等气象因素，模拟出不同的云层条件，从而创造出云层环境。这样，气象学家和气候学家就可以在实验室里研究和观察云的形成过程，预测天气变化，以及研究气候变化。

云室还可以用于研究大气物理、大气化学、大气边界层物理等其他领域。在这些领域中，云室可以提供一种相对较安全、可控的环境，以研究不同的大气条件对各种气象现象的影响。

二、云室的原理：

云室的工作原理基于冷却饱和蒸汽的原理。当空气中的水蒸气遇到冷却表面时，它会凝结成水滴或冰晶，从而形成云层。在云室中，科学家可以通过控制温度、湿度、风速等气象因素，模拟出不同的云层条件。

具体来说，云室通常由一个密封的腔室和一个冷却表面组成。在腔室内，科学家可以控制温度、湿度和风速等气象因素。当空气经过冷却表面时，其中的水蒸气会凝结成水滴或冰晶，从而形成云层。科学家可以通过观察这些云层的变化，研究云的形成过程和天气变化。

云室还可以通过改变腔室内的气象条件，模拟出不同类型的云层。例如通过增加湿度，可以模拟出积云，通过降低温度并增加风速，可以模拟出锋面云等等。这样科学家就可以在实验室里研究和观察不同类型云的形成过程和天气变化。

三、云室的发展和应用：

自20世纪50年代以来，云室技术不断发展，并被广泛应用于气象学、气候学、大气物理学等领域。全球范围内的气象部门和科研机构都建有先进的云室，以更好地研究和预测天气变化。

随着人们对气候变化研究的深入，云室在气候变化研究中的应用也越来越广泛。例如通过对历史云室实验数据的分析，可以了解过去几十年甚至上百年气候变化的情况，同时通过对比不同地区的云室实验结果，可以研究不同地区气候变化的差异及原因。

环境可靠性试验都包括哪些方面

针对生物安全实验室建造，中山科瓦特净化工程公司通常会考虑以下问题：

1、因时制宜、因地制宜，在建设不同行业不同地域实验室的过程中，充分考虑到各种安全隐患的可能性，打造安全、实用、舒适美观的实验室。

2 用专业的设计师技能构思框架，用优秀的设计图获取信赖，用精湛的做工打造完美实验室。

3 充分考虑气候，排风系统优化设计。

4 实验室内操作人员的规范性及实验室的养护问题。

气候问题变幻莫测，超级计算机和科学家都累了

环境试验作为可靠性实验设备的一种类型已经发展成为一种预测产品使用环境是如何影响的性能和功能的方法。也就是说，在产品投入市场之前，环境试验用被来评估环境影响产品的程度；当产品的功能受到了影响，环境试验被用来查明原因，并取措施保护产品免受环境影响以保持产品饿可靠性。这些实验已经远远地超过了其最初的目的。现在被广泛应用于包括材料和产品研发，生产过程中的各种不同检查，运输之前的检验和运输后的质量控制。

环境可靠性试验项目

低温储存试验，高温储存试验，温度循环/冲击试验，低温耐久试验，高温耐久试验，湿热试验，盐雾腐蚀试验，振动试验、冲击试验、耐久性试验，模拟包装运输试验等。?

环境可靠性试验中心

中科检测

开展环境可靠性测试，具有团队为您的产品进行测试，可开展高温存储试验、温度循环试验、热冲击试验、低气压试验、耐湿试验和盐雾试验等等。

环境可靠性试验大类

气候环境试验，机械环境试验和综合环境试验

与气候有关的环境试验包括温度，湿度与压力等环境应力试验，而机械环境试验则包括冲击和振动等会uanj应力试验，综合环境试验则是综合气候和机械等环境因素，使用环境试验设备进行的试验并不可能完全精确地再现出产品的使用环境以及模拟出所有的环境因素，在这里必须理解环境试验的局限性。由单一因素（温度，湿度，压力，振动，冲击或某一物质如盐）构成的环境试验称之为简单环境试验。

实验室装修的注意事项实验室装修环境要求

一台超级计算机底部的备用电缆

快五年了，一支由国际科学家组成的联盟，始终在追逐云层。

通过对云层的研究，他们决心要解决困扰了一整代人的气候变化预测问题：这一缕缕的水蒸气，究竟是如何让全球变暖的？

为了探索气候变化的走向，他们重新编写了 210 万行的超级计算机代码，添加了更复杂的云计算公式，并进行了数百项其它方面的改进。他们不断测试代码，纠错，再测试。

科学家们发现，因为气温上升几乎对所有地区都能产生影响，所以即便使用了现有最顶尖的工具，也无法准确地构建出气候变化的模型。

2018 年，科学家们在运行了当时升级过的模型后，计算结果让他们大吃一惊：相比于数十年前旧版模型的预测，新数据显示，地球大气层对温室气体的敏感性提高了许多，且全球气温将上升到更惊人的数值——甚至到了无法补救的地步。

“我们感到非常意外，如果数值没弄错，那可真是个坏消息。”美国国家大气研究中心（National Center for Atmospheric Research，NCAR）博尔德梅萨实验室气候模型项目的首席科学家 Gokhan Danabasoglu 表示。

对于新模型的计算结果，不下 20 种旧版的全球气候模型都算出了与其不一致的结果。Danabasoglu 所在的 NCAR 的开源通用地球系统模型（CESM2）比它们更新，也更复杂。其主要资助方为美国国家科学基金会（U.S. National Science Foundation），可以说是世界上最具影响力的气候项目。在那之后，世界各地的十几个气候模拟小组接连给出了类似的预测。Danabasoglu 称：“并非只有我们。”

Gokhan Danabasoglu 是

美国国家大气研究中心（NCAR）

博尔德梅萨实验室气候模型

项目的首席科学家

科学家们很快就发现：在全球变暖的趋势下，云的物理特性对气候变化可能会起到强化作用，也可能会起到延缓作用。因此，新的计算结果都受到了干扰。NCAR 专门研究云的物理学家 Andrew Gettelman 参与开发了 CESM2 模型，他表示：“我们知道，旧的方法是错误的。并且我认为，我们这种新的灵敏度更高的方法也不正确。可能是我们另一些试图让云变得更好或更现实的举措所导致的后果。我们解决了一个问题，同时又创造了另一个问题。

从那时候起，CESM2 的科学家们根据关于气温上升影响的大量新信息，着手开始重新设计气候变化算法，以更好地理解其中的物理现象。他们放弃了气候敏感性方面最极端的预测数值，但对未来全球变暖的最新预测结果仍令人担忧——且还在不断地变化。

“我们解决了一个问题，

同时又创造了另一个问题。”

物理学家 Andrew Gettelman

在实验室里接受访时说

世界各国的***在思考限制温室气体排放的方法时，很大程度上都依赖于计算机气候模型的预测。不过，随着算法和运行这些算法的计算机的不断优化，能够处理更多的数据，进行更高质量的模拟，这种复杂的状况使得气候科学家们不得不耗费精力，努力解决计算机模型之间不匹配的问题。

尽管对于计算如何在全球变暖的环境中生存至关重要，气候模型却碰到了很大的困难——有复杂的物理问题；科学计算的局限性；气候行为细微差别的不确定性；以及如何跟上二氧化碳、甲烷和其它温室气体增速的难题。尽管已有了显著的改进，但从表面上来看，新模型仍旧不够精准。

也就是说，气候变化的预测依然需要主观判断。

美国国家大气研究中心的

科学家们正以 5.34 万亿次的

计算来预测未来气候变化

隶属于 NASA 的戈达德空间研究中心（Goddard Institute for Space Sciences）是国际领先的气候模拟中心，其主任 Gin Schmidt 告诉我们：“目前来看，气候模型的运作方式有些不对劲。我们遇到了个难题。”

联合国间气候变化专门委员会（United Nations Interal Panel on Climate Change）整理了数千篇科学论文和数十个气候模型（包括 CESM2 模型）的最新气候数据，为评估气候变化的影响制定了国际标准。195 个国家的决策者由此达成了全球变暖方面的最新科学共识。委员会预计将于今年晚些时候发布下一份重要咨询报告，并将成为国际谈判的基础。

对气候模型专家而言，预测的差异基本就在平均气温变化因未来几年大气中的二氧化碳增加量而产生的那几度。大多数科学家都认为，仅凭这几度，就足以导致风暴、强降雨、海平面上升——甚至热浪、干旱或其它与气温相关的后果，如作物歉收和传染病等等。

气候模型，相当于把地球放入了一根数字试管中。1992 年，当世界各国***齐聚巴西里约热内卢，就首个全面的全球气候条约进行磋商时，只有四种基本模型能够为谈判代表们预测全球变暖的趋势作为参考。

2021 年 11 月，全球各国***在格拉斯哥召开了以 2015 年巴黎协议为基础的会谈，商讨限制温室气体排放的问题。49 个研究小组分别构建了 100 多种主要的全球气候变化模型——可见该领域涌入了多少人才。会议上，联合国专家发布了针对未来全球变暖场景的气候模型预测，其中也包括来自 CESM2 模型的数据。

NCAR 梅萨实验室的资深科学家 Gerald Meehl 表示：“这些模型，就是我们用来表明世界未来走向的一种工具。对决策者来说，要想获得这方面的信息，就只有这一种途径。”

去年 10 月，诺贝尔物理学奖被授予了为计算机模拟全球气候变化奠定基础的科学家。

数十年来，怀疑论者始终对气候模型颇为不屑，认为其夸大了二氧化碳的危害。但越来越多的研究表明，许多气候模型的精确度比想象的要高很多。在最近的一项研究中，美国国家航空航天局、加州伯克利突破研究所（Breakthrough Institute）和麻省理工学院的科学家们对 10 年至 2007 年间使用的 17 种模型进行了评估，结果显示，其预测的大多数气候变化都“几乎完全符合实际发生的状况”。

该研究负责人、来自环境研究组织“突破研究所”的气候科学家 Zeke Hausfather 称：“这些早期模型作出了正确的预测，这一事实着实让我们信心倍增。”

不过，模型依然容易出现技术故障，并且容易因为我们对影响地球应对吸热气体的变量没有足够充分的理解而遭遇壁垒。陆地、海洋和大气之间保持着微妙的相互作用关系，这方面的气候问题仍旧悬而未决。海洋变暖的速度可能比先前模型的预测速度更快。空气浮尘、煤烟、沙砾和气溶胶究竟有多大影响，也还是难以确定。

在去年提供给各国的指导意见中，联合国气候变化委员会首次对最极端的预测进行了弱化处理。

在为决策者更新气候预测之前，会有个独立的科学家小组进行“追算”，即测试模型重现 20 世纪及更早时期气候变化的能力。只有能够精确重现过往气候变化的模型，才会得到认可。

NCAR 博尔德梅萨实验室

在此过程中，NCAR 联盟的科学家们曾尝试使用经过优化的模型重现 21000 年前，即上个冰河时代的气候状况。相比如今，当时的二氧化碳水平和气温都要低得多。CESM2 和其它一众新模型的预测温度都远低于地质证据显示的温度。随后，密歇根大学的科学家又使用新气候模型尝试重现 5000 万年前的气候状况。相比如今，当时的温室气体水平和气温则都要高得多。新模型的预测温度也都远高于地质证据显示的温度。

尽管这些新模型在受其它几乎所有气候因素影响时，都能给出精准的结果，但它们似乎总是对二氧化碳含量的变化太过敏感。近几年来，为了降低不确定性，科学家们始终在进行各种微调。

云也是一大难题。

由于云层既能将太阳辐射反射进太空，又能捕获地球表面散发的热量，它也就成了科学家改进气候模型时的最大挑战之一。

任何时候，地球三分之二以上的面积都有云层覆盖。它们对气候的影响取决于其反射能力、活动高度，以及是白天还是夜晚。云既能加速升温，也能加速降温。其活动范围可能宽若海洋，也可能细如发丝。研究表明，从宇宙射线到海洋微生物，都会对云的活动造成影响。比如，微生物释放出的硫磺颗粒就会成为水滴或冰晶的核。

美国怀俄明州首府 Cheyenne

城外的风力发电设施

加州理工学院（California Institute of Technology）及气候模型联盟（该联盟正在开发实验模型）的大气科学家 Tapio Schneider 表示：“如果处理不好云的问题，到处都会出纰漏。在调节地球的能量平衡这方面，云至关重要。”

原先的模型都只是简单地模拟云的影响，因而数十年来，人们都认为，如果大气中的二氧化碳浓度比工业化前的水平高出一倍，全球气温就将升高 1.5 至 4.5 摄氏度）。

新模型则更细致地考虑了云的物理特性。联盟的科学家表示，据 CESM2 预测，如果二氧化碳的浓度增加一倍，全球气温就将升高 5.3 摄氏度——比旧模型的预测数值高出了近三分之一。

去年，在对 39 种全球气候模型进行单独评估时，科学家们发现，其中 13 种新模型对大气中二氧化碳含量上升所导致的全球气温增幅预测都明显高于原先计算机模型的预测数值——科学家们称它们为“wolf pack”。根据气温变化的历史证据判断，这些预测结果都不可信。

在 2021 年 1 月发布的一份研究报告中，NCAR 的科学家们指出，如果在模拟云层时引入极详细的方程式，就可能伴随着产生一些错误，导致新模型不如粗略模拟云层的旧模型精确。

鉴于这些不确定性的存在，联合国气候变化委员会在去年 8 月提交给决策者的最新报告中，将气候敏感性的估计范围缩减到了 2.5 至 4 摄氏度。委员会中的科学家表示，全球变暖的幅度或许还能控制在 2015 年巴黎气候协议所设定的目标范围之内。

参与开发 CESM2 模型的 Gettelman 博士及其同事在首次升级中用了模拟极地冰盖，以及碳和氮在地球环境中循环方式的优化策略。为了尽可能真实地模拟海洋环境，他们加入了由风驱动的波浪。他们还微调了算法中的物理特性，提高了经典的 Fortran 代码的效率。

位于 Cheyenne 的超级计算机连接到

一个由 22 个图形处理器组成的专业集群，

一旦在计算过程中出现故障，

可能会消耗几个世纪的模拟计算机时间

Danabasoglu 博士表示，云层太过复杂，很难确认具体影响因素。他说：“有了这么多行代码和这么多物理，我们才有可能触摸到真实。从情感层面来看，我们实在是为构建出尽可能完善的模型投入了太多。”

即便是最简单的诊断测试也绝非易事。模型将地球划分成了一张由 64800 个立方体组成的虚拟网格，每边长 100 公里，共堆叠 72 层。每进行一次预测，计算机每 30 分钟就必须计算出 460 万个数据点。测试升级或修正时，研究人员通常都会让模型持续运行 300 年（计算机模拟时间）。

在最初的分析中，科学家们发现了 CESM2 模拟水汽与使水蒸气凝结成云滴的烟灰、灰尘或浪花颗粒相互作用方式上的一个缺陷。据称，为了找到并纠正那个有问题的数据点，一个由 10 名气候专家组成的团队花了近 5 个月的时间。

通过现场实验，他们随后发现，和模型所设的不同，南极洲海岸附近明亮的低空云层既不是冰晶也不是云滴，而是一种能对云层散发地表温度的方式产生影响的过冷液体。

自 2018 年发布开源软件以来，NCAR 的科学家已经对 CESM2 模型进行了五次更新，在开发方面也多有优化。NCAR 气候与全球动力学实验室主任 Jean-Francois Lamarque 曾是该项目的首席科学家，他表示：“我们还在钻研。这一过程将持续很多年。”

此外，圣地亚哥斯克里普斯海洋学研究所（Scripps Institution of Oceanography）的科学家分析卫星数据后发现，正如早先气候模型所预测的那样，随着全球气温的上升，云层正在发生变化，这可能会进一步加速全球变暖。自 1980 年代以来，地球两极的云越来越厚，中纬度地区的云越来越少。雷雨云也在逐渐升高。

加州大熊湖天文观测台（Big Bear Solar Observatory）和纽约大学的研究人员在 9 月发表的一项新研究中表明，随着近年来海洋温度的上升，在广阔海域上方形成的明亮、反射能力较弱的云正在逐渐减少。研究人员认为，这代表更多的太阳热量都被封锁在了大气中，从而导致气温上升得越来越快。

NCAR 的官员表示，博尔德的科学家们想要更深入地研究云、冰盖和气溶胶的行动，但已使用 5 年的 Cheyenne 超级计算机似乎有些乏力。据称，气候模型能够以更详细的尺度单独捕捉云系统、风暴、区域性野火和洋流的微妙影响，而这需要上千倍的计算能力才能完成。

参与研究 CESM2 模型的 NCAR 科学家 Andrew Wood 说：“构建已知所有复杂因素，和能够多次持续运行数百年的模型之间存在这一种平衡关系。模型越复杂，运行速度就越慢。”

NCAR 的森林生态学家 Jacquelyn Shuman

研究人员目前背负着相当的压力，需要对未来的气候变化作出可靠的地方性预测，以便市政管理人员和区域规划者保护高密度人口地区免遭大洪水、干旱或野火的侵害。NCAR 的森林生态学家 Jacquelyn Shuman 正在研究模拟气候变化对区域性野火影响的方法。她表示，这意味着下一代气候模型需要将全球范围内不断上升的气温与当地森林、流域、草地及农业地带不断变化的环境条件联系起来。

她说：“无论大小，计算机模型都可以让你‘真实地’进行一些在现实世界中无法完成的实验。你可以提高气温、减少降水，也可以彻底改变某一地区的火灾或闪电频率，从而切实地观测各种因素协同作用的方式。下一步就是分析。这可太有价值了。”

NCAR 的科学家们即将拥有一台名为 Derecho，造价达 4000 万美元的惠普超级计算机，它能以现有计算机三倍的速度进行气候变化计算。其官员称，今年正式投入使用后，它将有望跻身世界上最快的 25 台超级计算机之列。

美国能源部则正在研发一种用于气候研究及其它应用的超级计算机。据称，其速度比现今最强大的计算机还要快 10 倍，每秒可以进行数十亿次计算。其它小组则在尝试利用人工智能和机器学习来更好地捕捉云的微物理现象。

Gettelman 博士说：“尽管气候模型还远称不上完美，但我认为，它就是我们探知未来的最佳工具。我不担心新模型可能出错。我害怕的是，它们可能预测得对。”

实验室装修的注意事项包括以下几点：

1. 实验室的类型和目标：不同类型（如化学、生物、物理）的实验室有不同的装修需求和安全标准。在设计时，需要根据实验室的具体类型和预期用途来定制。

2. 通风系统：由于实验过程中可能产生有害气体，良好的通风系统是必不可少的。它能有效地清除有毒有害气体、粉尘和其他污染物。

3. 防火和防爆：实验室装修必须严格遵守消防规范要求，使用防火、防爆的材料，同时考虑用电安全。

4. 噪声控制：实验过程中可能产生噪声，影响实验人员的健康。在装修设计中，应尽量取降噪措施，如使用隔音材料。

5. 照明：实验室需要良好的照明条件，以确保实验的精度和准确性。因此，要选择合适的照明系统，提供足够且舒适的光线。

6. 温度和湿度控制：为了保持实验的稳定性和准确性，需要将实验室内的温度和湿度控制在合理的范围内。

7. 安全防护：对于存储和处理化学品、生物制品等危险物品，需要提供防护措施，如安全柜、安全淋浴器、气体检测器等。