Mitä sää tulee olemaan ensi viikolla, ensi kaudella tai vuosisadan loppuun mennessä? Toisen maapallon puuttuessa kokeessa käytettävät maailmanlaajuiset sää- ja ilmastomallin simulaatiot ovat ainoat työkalut, joihin meidän on vastattava näihin kysymyksiin.

Tämän tiedon saanti on välttämätöntä, jotta yhteisö, hallitus ja toimialat voisivat tehdä tietoon perustuvia päätöksiä - tämä koskee muun muassa matkailua, luonnonvarojen hallintaa, maataloutta ja hätäpalveluita.

Sää ja ilmasto eivät ehkä koskaan ole täysin ennustettavissa, mutta tiede on nyt tullut riittävän pitkälle, jotta voimme olla varmempia, kun tiedämme, tuleeko se tänä iltapäivänä särkymään ja ennustaa, mitä Australian ilmasto voi näyttää vuosikymmeniltä tulevaisuudessa.

Olemme myös paremmin ennustamassa seuraavaa kautta tai kahta, jotta voimme olla valmiita reagoimaan äärimmäisiin sääolosuhteisiin, kuten sykloneihin, kuumavesiin ja tulvisateisiin, jotka vaikuttavat jo Australian yhteisöihin.

{vimeo}119920008{/vimeo}

Katse tulevaisuuteen

Yleiset levitysmallit (joita kutsutaan myös globaaleiksi ilmastomalleiksi) rakennetaan käyttämällä dynaamisen maajärjestelmän matemaattisia esityksiä. Niiden perustekijät perustuvat fysiikan lakeihin, mukaan lukien massan, energian ja vauhdin säilyttämiseen. Nämä mallit edustavat kolmessa ulottuvuudessa ilmakehän ja meren laajamittaista kiertoa, kuten korkean ja matalan paineen järjestelmien etenemistä ja valtavia valtamerivirtoja. Mallit sisältävät myös kryosfäärin (lumi ja merijää) sekä maanpinnan.

Ilmastomallit auttavat meitä ymmärtämään nykyistä sää- ja ilmasto-olotamme ja antamaan meille mahdollisuuden tarkastella uskottavia tulevaisuuden skenaarioita siitä, miten ilmasto voi muuttua. Ne tuottavat simulaatioita kertomaan meille, mitä tapahtui tai mitä voi tapahtua useissa eri skenaarioissa, kuten kasvihuonekaasupitoisuuksissa.

Vaikka sääennusteisiin ja ilmastosovelluksiin käytetyillä malleilla on samat perusteet, ne ovat hieman erilaiset.

Säämalleja käytetään korkeammalla paikkakunnallisella ”resoluutiolla”, ja ne sisältävät uusimman satelliitti- ja maanmittausjoukon käyttämällä kehittyneitä tietomääritystapoja. Tämä määrittelee lähtökohdan, josta malli ennustaa sääilmiöiden kehittymistä ensi viikolla.

Ilmastomallien tarkoituksena ei ole ennustaa tarkkaa "säätä" tiettynä päivänä tai sitä edeltävinä kuukausina (mikä on mahdotonta), vaan ennustaa säätilojen (eli "ilmasto") "tilastot", kuten keskimääräiset olosuhteet, kauden aikana tai suuntauksia vuosikymmenien aikana.

Vaikka yleiset levitysmallit simuloivat suuren mittakaavan maapallon prosesseja, on olemassa joitakin prosesseja, kuten pilven muodostumista ja sateita, jotka tapahtuvat pienissä mittakaavoissa ja tekevät maapallon järjestelmässä muutoksia vaikeaksi ennustaa täydellisesti.

Näistä haasteista huolimatta mallien jatkuva parantaminen (esim. Korkeampi resoluutio, fyysisten prosessien parempi esitys ja erityisesti satelliittien tietojen parempi käyttö) on parantanut kykyämme ennustaa sääolosuhteita ja tehdä ilmastoennusteita.

Nyt on yli 40in maailmanlaajuiset ilmastomallit ympäri maailmaa. Nämä mallinnusryhmät käyttävät yhteistä kasvihuonekaasu- ja aerosoli-skenaarioita, joita kutsutaan Edustavat keskittymisreitit. Tämä yhteensovitettu lähestymistapa mahdollistaa ennusteiden vertailun monien tuhansien malli- simulaatioiden välillä, joiden osalta tietoja on saatavilla.

Samoin sääennustuskeskukset tarkistavat päivittäiset sääennusteet käyttäen kansainvälisesti määriteltyjä mittareita, jotka mahdollistavat keskusten tekemien ennusteiden nopean vertailun.

Edustavat keskittymisreitit jakautuvat kolmeen ryhmään:

• korkea: kasvihuonekaasupäästöt lisääntyvät edelleen 21st-vuosisadan aikana ilman, että aerosolit vähenevät

• välituote: kasvihuonekaasupäästöjen huippu laskee

• alhainen: kasvihuonekaasupäästöt huippu nopeasti ja laskevat sitten nopeasti hyvin alhaisiin arvoihin (vahva lieventävä tapaus).

Riippumatta siitä, minkä mallin tai kasvihuonekaasun skenaarion käytämme, huomattava ja vankka lämpenemissignaali näkyy tulevaisuuden ilmapiirin ennusteissa, jotka ovat suurempia päästöskenaarioissa. Mallit esittävät myös eroja lämpenemisen ajoituksessa ja suuruudessa sekä erilaisia ​​sateiden ja muiden elementtien muutoksia.

Joten yhden ilmaston tulevaisuuden sijaan meidän on harkittava erilaisia ​​mahdollisia tulevaisuudennäkymiä.

Mitkä mallit ovat parhaita?

Kaikki ilmastomallit arvioidaan tiukasti, jotta voidaan määrittää, missä määrin ne voivat edustaa päivittäistä säätä sekä aiempaa ja nykyistä ilmastoa.

Ilmastomallin suorituskyvyn arvioimiseksi on tehty monia testejä. Esimerkiksi tutkijat voivat arvioida, kuinka hyvin malli simuloi historiallista ilmapiiriä (kuten Australian keskimääräiset sademäärät viimeisten 20-vuosien aikana) tai mallin kykyä edustaa tai ennustaa erityispiirteitä, kuten mussoonia, El Niñoa tai trooppisten syklonien polkuja .

Tulevien ilmastonmuutoksen vaikutuksia tutkivat tutkijat voivat päättää valita suorituskyvyn perusteella alaryhmän malleja. ”Paras” -mallin tai malliryhmien valinta riippuu kuitenkin siitä, mitä suorituskykymittaria käytät.

Esimerkiksi Australian olosuhteiden ilmastomallien äskettäinen arviointi osoitti, että ilmastomallien kiinteää osajoukkoa ei voi edustaa kaikkia tärkeitä ilmastonäkökohtia paremmin kuin pelkästään koko käytettävissä olevien mallien käyttö.

Ilmasto-ennusteissa on usein luottamuksen mittari, joka perustuu fyysiseen ymmärrykseen, mallien ennusteiden luotettavuuteen ja ennusteiden johdonmukaisuuteen havaittujen suuntausten tai aikaisempien muutosten kanssa. Ilmastomallien suorituskyky aiempaan ilmastoon nähden on ratkaiseva tekijä, jolla vahvistetaan luottamustasomme tuleviin ennustettuihin muutoksiin. Australian uusimpien ennusteiden tarjoamat luottoluokitukset ovat uusi ja hyödyllinen ominaisuus arvioidessaan Australian tulevan ilmaston muutoksia.

Australian maailman johtava ilmastomalli

Time-sarja Australian keskilämpötilaa varten 1910 – 2090-mallissa simuloituna CMIP5-malleissa verrattuna 1950 – 2005-keskiarvoon. Meteorologian toimiston havainnot esitetään paksu ruskeana ja tyypillisen mallin (ACCESS1-0) sarja esitetään tulevaisuudessa vaalean violetina. Varjostus edustaa kaikkien mallien leviämistä historialliseen ajanjaksoon (harmaa varjostus) ja tulevaan ajanjaksoon (purppuran korkeat päästöt; sinivälit, keltaiset - alhaiset päästöt). Lisätietoja ennusteista on NRM: n teknisen raportin luvussa 7: (http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) Ilmastonmuutos Australiassa

Australian oma ilmastomalli, Australian yhteisön ilmasto- ja maajärjestelmän simulaattori tai ACCESS, on kansallisten ja kansainvälisten ryhmien johdonmukaisesti osoittama, että se on yksi parhaista Australian kannalta tärkeistä ilmasto-ominaisuuksista.

Meteorologian toimisto ja CSIRO kehittivät ACCESSin yhdessä tutkimuskumppanuutensa, Australian sää- ja ilmastotutkimuskeskuksen kautta. Se kehitettiin yhteistyössä Australian yliopistojen ja UK Met Officein kanssa ympäristöministeriön tuella. ACCESS on suunniteltu käytettäväksi sekä sääennusteen että ilmaston simulointiin.

”Säätilassa” Meteorologian toimisto käyttää ACCESSiä tarjoamaan Australian sääennusteita. ACCESSin ansiosta puhemiehistön neljän päivän ennuste on nyt yhtä tarkka kuin kolmen päivän ennuste vain kymmenen vuotta sitten. Vertailut ulkomaisten operatiivisten keskusten ennusteisiin osoittavat, että ACCESS on yksi maailman parhaimmista malleista.

ACCESSin ilmasto-versiota käytettiin tuottamaan ilmastoennusteita, jotka Australia toimitti äskettäin koordinoiduille kansainvälisille ilmastonmuutoskokeille ja tukemaan hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin (IPCC) äskettäistä 5th-arviointiraporttia.

ACCESSiä kehitetään ja parannetaan edelleen, ja se kattaa ja mallintaa maapallon komponenttijärjestelmiä tarkemmin ja tarkemmin.

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation
Lue alkuperäinen artikkeli.

Tietoja kirjoittajista

Tohtori Kamal Puri on Meteorologian tutkimus- ja kehitystoimisto-osaston maajärjestelmän mallintamisohjelman johtaja. Tohtori Puri on suorittanut fysiikan tohtorin tutkinnon Manchesterin yliopistosta (UK). Ohjelman johtajana hän on vastuussa Australian yhteisön ilmasto- ja maajärjestelmän simulaattorin (ACCESS) kehittämisestä, joka on täysin kytketty maajärjestelmämalli, joka on kehitetty yhteistyössä CSIRO: n ja Australian yliopistojen tuen kanssa.

Aurel Moise on erikoistutkija, joka työskentelee meteorologian toimiston tutkimus- ja kehitysosastossa viimeisten 11 vuoden aikana. Tutkimuskohteeni sisältävät erilaisia ​​aiheita, jotka on kaapattu ilmaston vaihtelun ja muutoksen varjoon