Verstaan ​​die modelle wat ons help om klimaatsverandering voor te stel
Geskryf deur Kamal Puri, Aurel Moise, en Robert Colman, Australiese Buro vir Meteorologie, en Tony Hirst, CSIRO
Hoe sal die weer volgende week, volgende seisoen of teen die einde van die eeu wees? In die afwesigheid van 'n tweede Aarde wat in 'n eksperiment gebruik word, is globale weer- en klimaatmodelsimulasies die enigste gereedskap wat ons moet beantwoord.
Toegang tot hierdie inligting is noodsaaklik vir die gemeenskap, die regering en nywerhede om ingeligte besluite te neem - dit sluit in sektore soos toerisme, natuurlike hulpbronbestuur, landbou en nooddienste om 'n paar te noem.
Weer en klimaat kan nooit heeltemal voorspelbaar wees nie, maar die wetenskap het nou ver genoeg gekom om meer vertroue te hê as dit gaan om die feit dat dit vanmiddag gaan reën en om uit te vind wat Australië se klimaat kan lyk soos baie dekades in die toekoms.
Ons is ook beter by die voorspelling van die volgende seisoen of twee, sodat ons meer bereid is om te reageer op die uiterste weerstoestande soos siklone, hittegolwe en oorstromings reën wat reeds Australiese gemeenskappe impak kan wees.
Algemene Sirkulasie Modelle (ook bekend as globale klimaatmodelle) word gebou deur gebruik te maak van wiskundige voorstellings van die dinamiese Aarde stelsel. Hul grondbeginsels is gebaseer op die wette van fisika, insluitend die behoud van massa, energie en momentum. Hierdie modelle verteenwoordig in drie dimensies die grootskaalse sirkulasies van die atmosfeer en oseaan, soos die vordering van hoë en lae drukstelsels en grootskaalse oseaanstrome. Modelle sluit ook die cryosfeer (sneeu en see-ys) sowel as die landoppervlak in.
Klimaatmodelle help ons om ons huidige weer en klimaat te verstaan, en laat ons ook aanneemlike toekomstige scenario's oor hoe die klimaat kan verander. Hulle genereer simulasies om ons te vertel wat gebeur het of wat kan gebeur onder 'n verskeidenheid verskillende scenario's, soos vir kweekhuisgaskonsentrasies.
Alhoewel modelle wat gebruik word vir weervoorspelling en klimaatapplikasies, dieselfde beginsels deel, is dit 'n bietjie anders.
Weer modelle loop by 'n hoër ruimtelike "resolusie", en inkorporeer die nuutste versameling van satelliet en grond metings met behulp van gevorderde data assimilasie metodes. Dit definieer die beginpunt waarvandaan die model voorspel die ontwikkeling van weersomstandighede oor die volgende week of so.
Klimaatmodelle probeer nie die presiese weer op 'n bepaalde dag of jare voorspel nie (wat onmoontlik is), maar eerder voorspel die "statistiek" van die weer (dit wil sê die "klimaat"), soos die gemiddelde toestande, oor 'n seisoen of tendense oor dekades.
Alhoewel Algemene Sirkulasie Modelle grootskaalse Aarde-stelselprosesse simuleer, is daar prosesse soos wolkvorming en reënval wat op klein skale voorkom en veranderinge in die Aarde-stelsel maak dit moeilik om te voorspel.
Ten spyte van hierdie uitdagings het die afgelope drie dekades deurlopende verbetering van modelle (bv. Hoër resolusie, beter voorstelling van fisiese prosesse en verbeterde gebruik van data veral van satelliete) die vermoë om weer voorspellings en klimaatprojeksies te verbeter, verbeter.
Daar is nou meer as 40 globale klimaat modelle hardloop regoor die wêreld. Hierdie modellering groepe gebruik 'n gemeenskaplike stel kweekhuisgasse en aerosol scenario, genoem Verteenwoordiger Konsentrasie Pathways. Hierdie gekoördineerde benadering laat die vergelyking van projeksies reguit oor die vele duisende model simulasies waarvoor data beskikbaar is.
Net so, weersvoorspelling sentrums verifieer daaglikse weervoorspellings met behulp van internasionaal gedefinieerde statistieke wat in staat stel om die vergelyking van voorspellings wat deur die sentrums gemaak word, in staat te stel.
Die verteenwoordiger konsentrasie paaie val in drie kategorieë:
hoog: die uitstoot van broeikasgasse bly styg oor die 21ste eeu sonder afname, met 'n afname in aërosols
intermediêre: kweekhuisgasvrystellingspunt daal dan
lae: kweekhuisgasvrystellings spoed vinnig en daal dan vinnig na baie lae waardes ('n sterk versagtende geval).
Maak nie saak watter model of kweekhuisgas scenario ons gebruik nie, 'n aansienlike en robuuste verwarmingssignaal is duidelik in die projeksies van toekomstige klimaat, groter vir hoë emissies. Modelle projekteer ook verskille in die tydsberekening en grootte van opwarming en 'n verskeidenheid veranderinge in reënval en ander elemente.
Dus, eerder as 'n enkele klimaat-toekoms, moet ons 'n verskeidenheid moontlike termyne oorweeg.
Watter modelle is die beste?
Alle klimaatmodelle gaan deur streng evaluering om te bepaal in watter mate hulle daaglikse weer kan verteenwoordig, asook die verlede en die huidige klimaat.
Daar is baie toetse uitgevoer om 'n klimaatmodel se prestasie te assesseer. Byvoorbeeld, wetenskaplikes kan bepaal hoe goed die model die historiese klimaat simuleer (soos die gemiddelde Australiese reënval oor die laaste 20 jaar) of die model se vermoë om spesifieke eienskappe soos moesson aanvang, El Niño of die paaie van tropiese siklone voor te stel of te voorspel. .
Navorsers wat die gevolge van toekomstige klimaatsverandering ondersoek, kan besluit om 'n subset van modelle op grond van prestasie te kies. As u die beste model of subset van modelle kies, hang af van watter prestasiemaatreël u gebruik.
Byvoorbeeld, die afgelope evaluering van die klimaat modelle vir Australiese toestande getoon dat daar geen vaste "subset" van klimaat modelle wat al die belangrike aspekte van die klimaat beter as net die gebruik van die volledige stel van die beskikbare modelle kan verteenwoordig.
Klimaatprojeksies kom dikwels met mate van selfvertroue, gebaseer op fisiese begrip, robuustheid van modelprojeksies, en konsekwentheid van projeksies met waargenome tendense of veranderinge in die verlede. Die uitvoering van klimaatmodelle met betrekking tot die verlede klimaat is 'n kritieke faktor in die vestiging van ons vlak van vertroue in toekomstige geprojekteerde veranderinge. Die vertroue ratings vir Australië se jongste projeksies is 'n nuwe en nuttige kenmerk van die bepaling van die reeks geprojekteerde veranderinge in Australië se toekomstige klimaat.
Australië se wêreldwye klimaatmodel
Time reeks vir Australiese gemiddelde temperatuur vir 1910-2090 soos gesimuleer in CMIP5 modelle, relatief tot die 1950-2005 gemiddelde. Buro vir Meteorologie waarnemings word in dik bruin vertoon en 'n reeks van 'n tipiese model (ACCESS1-0) word in die toekoms in ligte pers vertoon. Die skaduwee verteenwoordig die verspreiding onder al die modelle vir die historiese tydperk (grys skakerings) en die toekomstige tydperk (pers-hoë emissies, blou - intermediêre, geel-lae uitstoot). Vir verdere besonderhede oor projeksies, sien Hoofstuk 7 van die NRM Tech Report: (http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) Klimaatverandering in Australië
Australië se eie klimaatmodel, die Australiese Gemeenskaps Klimaat en Aarde Stelsel Simulator, of ACCESS, word konsekwent deur nasionale en internasionale groepe getoon om onder die beste presterende modelle te wees oor 'n verskeidenheid van klimaatelemente wat belangrik is vir Australië.
TOEGANG is gesamentlik ontwikkel deur die Buro vir Meteorologie en CSIRO deur hul navorsing vennootskap, Die Sentrum vir Australiese Weer en klimaat Navorsing. Dit is ontwikkel in samewerking met die Australiese Universiteite en die Verenigde Koninkryk Met Kantoor met die ondersteuning van die Departement van Omgewing. Toegang word spesifiek ontwerp om gebruik te word vir beide weer voorspelling en klimaat simulasie.
In die weermodus word ACCESS gebruik deur die Buro vir Meteorologie om Australië se weervoorspellings te verskaf. Danksy TOEGANG is die Buro se vierdaagse voorspelling nou so akkuraat soos die drie-dag-voorspelling net tien jaar gelede was. Vergelykings met voorspellings van oorsese operasionele sentrums toon dat ACCESS onder die voorste uitvoerende modelle in die wêreld is.
Die "klimaat" -versie van ACCESS is gebruik om klimaatprojeksies te genereer wat deur Australië ingedien is vir onlangse gekoördineerde internasionale klimaatsverandering-eksperimente en ter ondersteuning van die onlangse 5th-evalueringsverslag van die Intergouvernementele Paneel oor Klimaatsverandering (IPCC).
TOEGANG sal voortdurend ontwikkel en verbeter word, wat die Aarde se komponentstelsels met meer detail en akkuraatheid omsluit en modelleren.
Dr Kamal Puri is die Navorsingsprogramleier van die Aardstelselmodelleringsprogram by die Buro vir Meteorologie Navorsing en Ontwikkeling. Dr Puri het 'n PhD in Fisika toegeken deur die Universiteit van Manchester (VK). As programleier het hy die verantwoordelikheid vir die ontwikkeling van die Australiese Gemeenskaps Klimaat en Aarde Stelsel Simulator (ACCESS), wat 'n volledig gekoppelde aardstelselmodel is wat in samewerking met CSIRO ontwikkel is en ondersteuning van die Australiese Universiteite.
Aurel Moise is 'n senior navorsingswetenskaplike wat in die R & D-tak by die Buro vir Meteorologie oor die afgelope 11 jaar gewerk het. My navorsingsbelangstelling bevat verskeie onderwerpe wat onder die vaandel van klimaatsveranderlikheid en verandering gevang word
Jy is hier: Tuis > Sosiale en politieke > omgewing > klimaat > Bewyse van verhitting > Verstaan ​​die modelle wat ons help om klimaatsverandering voor te stel