نقش انسان در تغییر محیط‌زیست تا اواسط سده بیست و یکم، درخور توجه و بسی فراتر از تمام ۱۰ هزار سال گذشته خواهد بود. با وجود ابهام‌ها درباره جزئیات تغییرات آب و هوایی، این نکته مسلم است که فعالیت‌های بشر بی‌تردید از برخی جهت‌ها بر جو زمین موثر است. سوخت‌های فسیلی که در نیروگاه‌ها و اتومبیل‌ها می‌سوزند، ذرات و گازهایی را در هوا رها می‌کنند که به تدریج ترکیب جو را تغییر می‌دهد. غیر از استفاده از سوخت‌های فسیلی، فعالیت‌های دیگر بشر نیز آثار مخربی بر سیستم آب و هوایی دارد. برای مثال تبدیل جنگل‌ها به زمین‌های کشاورزی موجب نابودی درختانی می‌شود که می‌توانست کربن موجود در هوا را جذب کرده و از شدت اثر گلخانه‌ای بکاهد. درک و احساس نقش عوامل تغییردهنده وضعیت آب و هوا یک موضوع، و دانستن چگونگی این تغییرات در سطوح محلی و جهانی موضوع دیگری است. برای این منظور لازم است مدل‌های دقیق‌تری از آب و هوا در اختیار داشته باشیم. از نظر دانشمندانی که به تهیه مدل‌های آب و هوایی می‌پردازند، باید سر از هزاران کنش و واکنش اقیانوس‌ها، جو و توپوگرافی زمین، به خصوص بیوسفر درآوریم تا بتوانیم متغیرهای بسیار دقیقی را در اختیار مدل‌ها قرار دهیم. این‌گونه واکنش‌ها بین اجزای مختلف سیستم اقلیمی طبق قوانین فیزیکی و بر اساس ده‌ها معادله ریاضی صورت می‌گیرد. مدل سازها برای هر قلمرو معادلاتی را (در یک شبکه سه بعدی دربرگیرنده کل زمین و هر آنچه در آن می‌گذرد) برای محاسبه در اختیار کامپیوتر قرار می‌دهند. چون طبیعت در چارچوب و محدوده این قلمروهای جداگانه باقی نمی‌ماند، نه تنها باید فرمول‌های مناسبی برای برهم‌کنش اجزای هر گروه از عوامل آب و هوایی داشته باشیم، بلکه باید بتوانیم چگونگی انتقال انرژی و جرم به داخل و خارج آن‌ها را به نحو مناسبی تشریح و توجیه کنیم. از این رو زمان لازم برای شبیه‌سازی، خود نوعی عامل محدودکننده این مدل ها به شمار می رود. اما مهم تر از همه اینکه باید بتوانیم پیش از هر گونه اعتماد و اتکا به مدل های پیش‌بینی وضعیت آینده، نشان دهیم که مدل های ابداعی ما می‌توانند تغییرات آب و هوا در گذشته و حال را دقیقاً شبیه‌سازی کنند. برای این کار، به سوابق درازمدتی نیاز داریم و شبیه‌سازی تنها زمانی امکان‌پذیر است که با ثبت دائمی تغییرات در زمان وقوع آن‌ها همراه باشد. حتی پیچیده‌ترین مدل‌های کنونی ما نمی‌توانند مستقیماً شرایطی چون پوشش ابرها و تشکیل باران را شبیه‌سازی کنند. ابرهای توفان زای بسیار قدرتمند(که می‌توانند باران‌های سیل‌آسا را موجب شوند) اغلب در ابعادی کمتر از ۱۰ کیلومتر عمل می‌کنند و قطرات باران در مقیاس‌های کمتر از میلی‌متر فشرده می‌شود. از آنجا که هر یک از این رویدادها در مناطقی کوچک تر از حجم یک پیکسل شبکه رخ می‌دهد، خصوصیاتشان را باید با استفاده از تکنیک‌های آماری بسیار دقیق و سنجیده استنتاج کرد. موارد وقوع این پدیده ها می‌تواند از نقطه‌ای به نقطه دیگر متفاوت باشد، ولی بیشتر عواملی که(مانند افزایش غلظت گازهای گلخانه‌ای) بر آب و هوا تأثیر می‌گذارد، در تمام سطح کره زمین و همه نواحی آن کاملاً یکدست و یکنواخت عمل می‌کند. اگر بخواهیم نواحی هر چه کوچک‌تر را در نظر بگیریم، تفاوت و تنوع در آب و هوا، هر چه بیشتر بر فعالیت آب و هوایی کلان پرده خواهد افکند. به طور کلی ویژگی‌های آب و هوایی را که در تمام موارد شبیه‌سازی رخ می‌دهند، «سيگنال» و آن‌هایی را که تکرار نمی‌شوند، اغتشاش نامیده می­شود. نکته دیگری که در باب شبیه‌سازی آب و هوایی وجود دارد، بحث داده­ها می‌باشد. اما این‌گونه شبیه‌سازی‌ها که فاقد مشاهدات دقیق است، عملاً از حیطه گمانه‌زنی‌های خوب و قابل‌قبول خارج‌اند. به عبارت دیگر برای آنکه بر تردیدهای موجود درباره میزان تأثیرگذاری فعالیت‌های بشر بر سیستم آب و هوا فائق آییم، لازم است بدانیم در گذشته چه تغییراتی را پشت سر گذاشته است. باید بتوانیم شرایط پیش از انقلاب صنعتی را (به ویژه از زمانی که انسان‌ها تأثیرات بازگشت‌ناپذیری بر ترکیب جو گذاشتند) به حد کافی شبیه‌سازی کنیم. برای درک تغییرات آب و هوایی در زمانی که هنوز ماهواره‌ها و ابزارها و دستگاه‌های هواشناسی وجود نداشتند، متکی به نشانگرهایی چون هوا و مواد شیمیایی به دام افتاده در عمق قطعات عظیم یخ، حلقه‌های چوب در بدنه درختان کهن‌سال، جزایر مرجانی، و رسوب‌های نشسته بر کف اقیانوس‌ها و دریاچه‌ها هستیم. این‌گونه تصاویر لحظه‌ایی، اطلاعات سودمندی در اختیار ما قرار می‌دهد. در نهایت می‌توان با کنار هم گذاشتن تکه‌های مختلف دانسته‌ها (همچون قطعات پازل) به یک تصویر کلی از گذشته آب و هوایی زمین دست پیدا کرد. لیکن برای درک حقیقی آب و هوا در شرایط کنونی، لازم است تصاویر لحظه‌ایی بیشتری از صفات و کیفیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی کره زمین در اختیار داشته، یا به چیزی شبیه نوارهای ویدئویی طولانی از تحولات کنونی در آب و هوا نیازمندیم. اندازه‌گیری‌هایی که هم اکنون به طور مرتب از یخ دریاها، پوشش برف، رطوبت خاک، پوشش گیاهی و درجه حرارت و نمک موجود در آب اقیانوس‌ها صورت می‌گیرد، تنها برخی از متغیرها را شامل می‌شود. درعین‌حال، چشم‌انداز کنونی چندان دلگرم‌کننده نیست. در حال حاضر دانشمندان تنها تفسیرهای خود را از اطلاعات حاصل از شبکه‌های بزرگی از ماهواره‌ها و حسگرهای سطح زمین مانند گوی‌های شناور، کشتی‌ها، رصدخانه‌ها، ایستگاه‌های هواشناسی و هواپیماهایی که جهت مقاصد دیگری(مثلاً پیش‌بینی وضع هوا) به پرواز درآمده‌اند روی هم انباشته می‌سازند. نتیجه آنکه تصویر ما از تغییرات آب و هوایی در گذشته، غالباً، مبهم و دارای جاهای خالی بسیاری است. تغییر آب و هوا هم اکنون در جریان است و تغییرات بیشتری نیز قطعاً در آینده رخ خواهند داد. ضروری است که بشر از شدت این تغییرات کاسته و  برنامه‌ریزی معقول و منطقی برای آن داشته باشد؛ ولی در حال حاضر هیچ یک از این دو کار از ما بر نمی‌آید. دانشمندان برای پیش‌بینی شکل و شمایل واقعی آب و هوا در آینده، باید بر موانعی که در بالا برشمردیم فائق آیند. رفع مشکل تهیه مدل با قدرت تفکیک بیشتر برای درک پیچیده‌تر ظرایف تعاملات در آب و هوا، نسبتاً ساده‌ است. بنابراین می‌توان گفت جهت پیشرفت اهداف علوم جوی بایستی این علم نیز در کنار سایر علوم و تکنولوژی، پیشرفت نماید. امروزه جهت پیشبرد این اهداف، فراگیری تکنولوژی‌های نوین از جمله سیستم‌عامل لینوکس بیش از پیش از سوی هواشناسان و اقلیم‌شناسان احساس می‌شود. در حال حاضر بسیاری از برنامه‌ها تحت سیستم‌عامل لینوکس پایه‌گذاری و ایجاد می‌شوند، ولی بیشتر دانشجویان اقلیم‌شناسی به دلیل آشنا نبودن با این سیستم‌عامل توان فراگیری و استفاده از بسیاری برنامه‌ها و مدل‌های سازگار با سیستم‌عامل لینوکس از جمله  RegCM، PRECIS ،GrADS  و WRF را پیدا نمی‌کنند. احساس نیاز به این سیستم‌عامل که زیرمجموعه لینوکس است ما را بر آن داشت که جهت رفع این نیازها اقدام به نگارش کتاب حاضر نماییم. جهت فهم دقیق تعاریف، دستورات و متغیرهای بکار رفته سعی شده است که تا حد امکان فرامین با زبانی ساده یا به قولی ((خودمانی)) نگاشته شود تا برای مخاطبین قابل درک باشد. در مجموعه پیش رو بیشتر به بخش دستورات، برنامه‌نویسی و اجرای صحیح مدلRegCM4  به روش سریال، که یکی از مشکلات دانشجویان در برنامه‌نویسی و اجرای این مدل ارزشمند است پرداخته شد. مباحث این کتاب مشتمل بر 6 فصل است. فصل اول: شرح مختصری از انواع مدل‌های آب و هوایی؛ فصل دوم تاریخچه‌ای از سیستم‌عامل لینوکس؛ فصل سوم شامل طریقه نصب و راه‌اندازی سیستم‌عامل لینوکس اوبونتو؛ فصل چهارم: آشنایی کلی با فرامین کاربردی اوبونتو؛ در فصل پنجم نیز تشریح مدل اقلیم منطقه‌ای ارائه می‌شود؛ و سرانجام در فصل ششم، اجرای صحیح مدل RegCM4 آموزش داده خواهد شد. همچنین در چاپ دوم بخش جدیدی تحت عنوان شبیه­سازی اقلیم آینده نیز به کتاب اضافه شده است که جای آن در چاپ اول خالی به نظر می­رسید. نتایج حاصل از فراگیری این مدل به خواننده در فهم پیچیدگی مدل اقلیم منطقه‌ای  (RegCM4) کمک شایانی خواهد نمود. همچنین به مخاطبان اجازه می‌دهد که علاوه بر مدل RegCM4، به دلیل قرابت دستورات و برنامه‌نویسی با سایر مدل های فیزیکی- دینامیکی نظیر WRF، PRECIS و طیف وسیعی از انواع مدل های اقلیمی، با نحوه راه‌اندازی آن‌ها آشنا شده و با صرف کمترین زمان و هزینه بتوانند با اطمینان بالا به شبیه‌سازی آب و هوایی بپردازند. با عنایت به نوع مدل‌سازی، این کتاب برای دانشجویان مقطع کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری، طیف وسیعی از رشته‌های فیزیک جو، اقیانوس‌شناسی، جغرافیای طبیعی و اقلیم‌شناسی، هواشناسی کشاورزی، هیدرولوژی، علوم زیست‌محیطی و سایر رشته‌هایی که با اتمسفر و آب و هوا سروکار دارند مناسب می‌باشد.