Milyen lesz az időjárás a jövő héten, a következő szezonban vagy a század végén? Más kísérleti Föld hiányában a globális időjárási és éghajlati modell-szimulációk az egyetlen eszköz, amellyel megválaszolhatjuk ezeket a kérdéseket.

Az információkhoz való hozzáférés létfontosságú ahhoz, hogy a közösség, a kormány és az iparág megalapozott döntéseket hozzon - ideértve az olyan ágazatokat, mint a turizmus, a természeti erőforrások kezelése, a mezőgazdaság és a sürgősségi szolgálatok.

Lehet, hogy az időjárás és az éghajlat soha nem lesz teljesen előre megjósolható, de a tudomány már elég messzire jutott ahhoz, hogy magabiztosabbak legyünk abban, hogy tudjuk -e, hogy esni fog -e ma délután, és hogy előrevetítsük, milyen lehet Ausztrália éghajlata a következő évtizedekben.

Egyre jobban megjósoljuk a következő egy -két szezont, hogy felkészültebbek legyünk a szélsőséges időjárási viszonyok kezelésére, mint például a ciklonok, kánikula és az esőzések, amelyek már hatással vannak az ausztrál közösségekre.

{vimeo}119920008{/vimeo}

Előretekintve

Az általános keringési modelleket (más néven globális éghajlati modelleket) a dinamikus Földrendszer matematikai ábrázolásai alapján építik fel. Alapjaik a fizika törvényein alapulnak, beleértve a tömeg, az energia és a lendület megőrzését. Ezek a modellek három dimenzióban reprezentálják a légkör és az óceán nagy léptékű keringését, például a magas és alacsony nyomású rendszerek előrehaladását és a nagyméretű óceáni áramlatokat. A modellek közé tartozik a krioszféra (hó és tengeri jég), valamint a szárazföld felszíne is.

Az éghajlati modellek segítenek megérteni jelenlegi időjárásunkat és éghajlatunkat, valamint lehetővé teszik számunkra, hogy megfontoljuk az éghajlat változásának valószínű jövőbeli forgatókönyveit. Szimulációkat állítanak elő, hogy megmondják, mi történt, vagy mi történhet különféle forgatókönyvek esetén, például az üvegházhatású gázok koncentrációja esetén.

Bár az időjárás -előrejelzéshez és az éghajlati alkalmazásokhoz használt modellek ugyanazokkal az alapelvekkel rendelkeznek, kissé eltérnek egymástól.

Az időjárási modelleket nagyobb térbeli „felbontáson” futtatják, és magukba foglalják a legújabb műholdas és földi méréseket, fejlett adatbeolvasási módszerekkel. Ez határozza meg azt a kiindulópontot, amelytől a modell előrejelzi az időjárási események alakulását a következő héten.

Az éghajlati modellek nem arra törekszenek, hogy előrejelezzék a pontos „időjárást” egy adott napon hónapokkal vagy évekkel előre (ami lehetetlen), hanem inkább az időjárás (azaz az „éghajlat”) „statisztikáit”, például az átlagos körülményeket, egy szezonban vagy évtizedek során.

Míg az általános keringési modellek nagyméretű földi rendszerfolyamatokat szimulálnak, vannak olyan folyamatok, mint például a felhőképződés és a csapadék, amelyek kis léptékben fordulnak elő, és megnehezítik a változásokat a Föld rendszerében.

E kihívások ellenére az elmúlt három évtizedben a modellek folyamatos fejlesztése (pl. Nagyobb felbontás, a fizikai folyamatok jobb ábrázolása és az adatok jobb felhasználása, különösen a műholdakról) javította az időjárás -előrejelzési és éghajlati előrejelzési képességünket.

Jelenleg több mint 40 globális klímamodell fut világszerte. Ezek a modellező csoportok az üvegházhatású gázok és az aeroszolok közös forgatókönyveit használják, az ún Reprezentatív koncentrációs utak. Ez az összehangolt megközelítés lehetővé teszi az előrejelzések kész összehasonlítását a sok ezer modellszimuláció között, amelyekhez adatok állnak rendelkezésre.

Hasonlóképpen, az időjárás -előrejelző központok a napi időjárás -előrejelzéseket nemzetközileg meghatározott mérőszámok segítségével ellenőrzik, amelyek lehetővé teszik a központok előrejelzéseinek összehasonlítását.

A reprezentatív koncentrációs utak három kategóriába sorolhatók:

• magas: az üvegházhatású gázok kibocsátása a 21. század folyamán csökkenés nélkül tovább nő, az aeroszolok csökkenésével

• közbenső: az üvegházhatású gázok kibocsátásának csúcsa, majd csökken

• alacsony: az üvegházhatású gázok kibocsátása gyorsan eléri a csúcsot, majd gyorsan lecsökken nagyon alacsony értékekre (erős mérséklési eset).

Függetlenül attól, hogy melyik modellt vagy üvegházhatású gáz -forgatókönyvet használjuk, a jövőbeli éghajlat előrejelzéseiben jelentős és erős felmelegedési jel látható, nagyobb a nagy kibocsátású forgatókönyvek esetében. A modellek a felmelegedés időzítésében és nagyságrendjében, valamint a csapadékban és más elemekben bekövetkező változásokban is különbségeket vetítenek előre.

Tehát egyetlen éghajlati jövő helyett a lehetséges jövők sorát kell figyelembe vennünk.

Mely modellek a legjobbak?

Valamennyi klímamodell szigorú értékelésen esik át annak meghatározása érdekében, hogy mennyire képesek képviselni a napi időjárást, valamint a múltbeli és jelenlegi éghajlatot.

Számos vizsgálatot végeznek az éghajlati modell teljesítményének értékelésére. Például a tudósok felmérhetik, hogy a modell mennyire szimulálja a történelmi éghajlatot (például az átlagos ausztráliai csapadékmennyiséget az elmúlt 20 évben), vagy a modell azon képességét, hogy képessé tegyen vagy megjósoljon bizonyos jellemzőket, mint például a monszun kezdete, az El Niño vagy a trópusi ciklonok útjai .

A jövőbeli éghajlatváltozás hatásait vizsgáló kutatók dönthetnek úgy, hogy a modellek egy részhalmazát választják a teljesítmény alapján. A „legjobb” modell vagy modellhalmaz kiválasztása azonban attól függ, hogy milyen teljesítménymérőt használ.

Például az ausztráliai körülményekre vonatkozó klímamodellek nemrégiben végzett értékelése azt mutatta, hogy az éghajlati modelleknek nincs olyan fix „részhalmaza”, amely jobban képviselné az éghajlat minden fontos aspektusát, mint a rendelkezésre álló modellek teljes készletének használata.

Az éghajlati előrejelzésekhez gyakran hozzátartozik a magabiztosság mértéke, amely a fizikai megértésen, a modell -előrejelzések megbízhatóságán és az előrejelzéseknek a megfigyelt trendekkel vagy múltbeli változásokkal való összhangján alapul. Az éghajlati modellek múltbeli éghajlathoz viszonyított teljesítménye kritikus tényező a jövőbeli előre jelzett változásokba vetett bizalmunk kialakításában. Az Ausztrália legfrissebb előrejelzéseire vonatkozó bizalmi minősítések újszerű és hasznos jellemzői Ausztrália jövőbeni éghajlatának előre jelzett változásainak értékeléséhez.

Ausztrália vezető klímamodellje

Time sorozat az ausztráliai 1910–2090 közötti átlaghőmérsékletre, a CMIP5 modellekben szimulálva, az 1950–2005 -ös átlaghoz képest. A Meteorológiai Hivatal megfigyeléseit vastag barnán, egy tipikus modell (ACCESS1-0) sorozatát pedig a jövőben világos lila színben tüntettük fel. Az árnyékolás a történelmi időszak (szürke árnyékolás) és a jövő időszakának (lila-magas kibocsátás; kék-közepes; sárga-alacsony kibocsátás) közötti modellek közötti eloszlást jelenti. Az előrejelzésekről további részletekért lásd az NRM Tech jelentés 7. fejezetét: (http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) Ausztrália éghajlatváltozása

Ausztrália saját klímamodelljét, az Australian Community Climate and Earth System Simulator -t (ACCESS) a nemzeti és nemzetközi csoportok következetesen kimutatták, hogy az Ausztrália számára fontos éghajlati jellemzők között a legjobban teljesítő modellek közé tartoznak.

Az ACCESS -et a Meteorológiai Hivatal és a CSIRO közösen fejlesztette ki, az Ausztrál Időjárás- és Éghajlatkutató Központ kutatási partnerségén keresztül. Ausztráliai egyetemekkel és az Egyesült Királyság Met Office -jával együttműködésben fejlesztették ki, a Környezetvédelmi Minisztérium támogatásával. Az ACCESS kifejezetten az időjárás -előrejelzéshez és az éghajlati szimulációhoz egyaránt használható.

„Időjárási módban” az ACCESS -et a Meteorológiai Hivatal használja Ausztrália időjárás -előrejelzéseinek biztosítására. Az ACCESS -nek köszönhetően az Elnökség négynapos előrejelzése most pont olyan pontos, mint a háromnapos előrejelzés mindössze tíz évvel ezelőtt. A tengerentúli operatív központok előrejelzéseivel való összehasonlítás azt mutatja, hogy az ACCESS a világ legjobban teljesítő modelljei közé tartozik.

Az ACCESS „éghajlati” változatát klíma-előrejelzések készítésére használták, amelyeket Ausztrália benyújtott a közelmúltban összehangolt nemzetközi éghajlatváltozási kísérletekhez, és alátámasztotta a Kormányközi Éghajlat-változási Testület (IPCC) legutóbbi 5. értékelő jelentését.

Az ACCESS -t tovább fejlesztik és fejlesztik, részletesebben és precízebben lefedve és modellezve a Föld komponensrendszereit.

Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés
Olvassa el a eredeti cikk.

A szerzőkről

Dr. Kamal Puri a Meteorológiai Kutatási és Fejlesztési Iroda Földrendszer Modellezési Programjának kutatási programvezetője. Dr. Puri fizikai doktori fokozatot szerzett a Manchesteri Egyetemen (Egyesült Királyság). Programvezetőként az ausztrál közösségi klíma- és földrendszer -szimulátor (ACCESS) kifejlesztéséért felelős, amely egy teljesen összekapcsolt földrendszer -modell, amelyet a CSIRO -val és az ausztrál egyetemek támogatásával fejlesztettek ki.

Aurel Moise vezető kutató, az elmúlt 11 évben a Meteorológiai Hivatal K + F ágában dolgozott. Kutatási érdeklődésem közé tartoznak a klímaváltozás és a változás zászlaja alá tartozó különböző témák