درک مدل هایی که ما را به پیش بینی تغییرات آب و هوایی کمک می کند

آب و هوا چگونه خواهد بود مانند هفته آینده، فصل بعدی، و یا تا پایان قرن؟ در غیاب زمین دوم برای استفاده در یک آزمایش، شبیه سازی مدل آب و هوا و آب و هوا تنها ابزار ما برای پاسخ به این سوالات است.

دسترسی به این اطلاعات برای جامعه، دولت و صنایع برای تصمیم گیری های آگاهانه ضروری است - این شامل بخش هایی مانند گردشگری، مدیریت منابع طبیعی، کشاورزی و خدمات اورژانسی برای نام گذاری چند است.

آب و هوا و یا آب و هوا ممکن است هرگز کاملا قابل پیش بینی نیست، اما علم اکنون به اندازه کافی به اندازه کافی برای ما با اعتماد به نفس بیشتری به دست می آید که می داند آیا این بعد از ظهر باران باران خواهد بارید و یا طرح می کند که آب و هوای استرالیا در چندین دهه آینده چه اتفاقی خواهد افتاد.

ما همچنین در پیش بینی فصل یا دو سال آینده بهتر هستیم تا بتوانیم بیشتر آماده پاسخگویی به افراط گرایی در آب و هوا مانند سیکلون ها، گرما و باران های سیل که در حال حاضر در جوامع استرالیا تاثیر می گذارند را بهبود بخشیم.

{Vimeo} 119920008 {/Vimeo}

با نگاه به آینده

مدل های گردش عمومی (که همچنین به عنوان مدل های آب و هوایی جهانی نامیده می شوند) با استفاده از نمایندگی های ریاضی سیستم زمین پویا ساخته می شوند. اصول آنها بر اساس قوانین فیزیک شامل حفظ توده، انرژی و حرکت است. این مدل ها در سه بعد، رسوبات گسترده ای از جو و اقیانوس، مانند پیشرفت سیستم های با فشار بالا و پایین و جریان های اقیانوسی بزرگ را نشان می دهد. مدل ها همچنین شامل کریوسفر (برف و یخ دریا) و همچنین سطح زمین است.

گرافیک اشتراک درونی

مدل های آب و هوا به ما کمک می کند تا آب و هوا و آب و هوای فعلی ما را درک کنیم و همچنین به ما اجازه می دهیم سناریوهای قابل قبول آینده را در مورد چگونگی تغییرات آب و هوایی بررسی کنیم. آنها شبیه سازی ها را به ما نشان می دهند که چه اتفاقی می افتد یا چه اتفاقی ممکن است در طیف وسیعی از سناریوهای مختلف مانند غلظت گازهای گلخانه ای رخ دهد.

اگر چه مدل های مورد استفاده برای پیش بینی آب و هوا و برنامه های کاربردی آب و هوا یکسان یک مبنای مشترک دارند، اما آنها کمی متفاوت هستند.

مدل های آب و هوایی در "رزولوشن" فضایی بالاتر اجرا می شوند و جدیدترین مجموعه از اندازه گیری های ماهواره ای و زمین را با استفاده از روش های پیشرفته به دست آوردن اطلاعات به کار می برند. این نقطه شروع است که از آن مدل پیش بینی می کند تکامل حوادث آب و هوایی در هفته آینده یا بیشتر.

مدل های آب و هوایی به دنبال پیش بینی دقیق آب و هوا در ماه یا سال های آینده (که غیر ممکن است) نیست، بلکه پیش بینی آمار "هوا" (یعنی "آب و هوا")، مانند شرایط متوسط، بیش از یک فصل یا روند طی چند دهه.

در حالی که مدل های گردش عمومی، شبیه سازی فرایندهای سیستم های بزرگ زمین، برخی از فرآیندهای مانند شکل گیری ابر و بارندگی وجود دارد که در مقیاس های کوچک رخ می دهد و تغییرات در سیستم زمین را دشوار برای پیش بینی کاملا دشوار است.

با وجود این چالش ها، بهبود مستمر مدل ها (به عنوان مثال، وضوح بالاتر، نمایش بهتر فرایندهای فیزیکی و بهبود استفاده از داده ها به ویژه از ماهواره ها) طی سه دهه گذشته، توانایی ما در پیش بینی آب و هوا و پیش بینی آب و هوا را بهبود داده است.

در حال حاضر بیش از 40 مدل جهانی آب و هوا در سراسر جهان اجرا می شود. این گروه های مدل سازی از یک مجموعه مشترک از سناریوهای گاز و هوائی گلخانه ای استفاده می کنند مسیرهای غلظت نماینده. این رویکرد هماهنگ، امکان مقایسه آسان پیش بینی ها در میان هزاران مدل شبیه سازی مدل را فراهم می کند که داده ها در دسترس هستند.

به همین ترتیب، مراکز پیش بینی آب و هوا پیش بینی آب و هوای روزانه را با استفاده از معیارهای تعریف شده بین المللی که پیش بینی های انجام شده از مراکز را قادر می سازد، پیش بینی می کند.

مسیرهای تمرکز نماینده به سه دسته تقسیم می شوند:

  • بالا: انتشار گازهای گلخانه ای در طول قرن 21st بدون کاهش، افزایش می یابد با کاهش اسپری

  • متوسط: میزان انتشار گازهای گلخانه ای در اوج کاهش می یابد

  • کم: انتشار گازهای گلخانه ای به سرعت به سرعت افزایش می یابد و سپس به سرعت به مقدار بسیار پایین کاهش می یابد (یک مورد کاهش شدید).

مهم نیست که کدام مدل یا سناریو گازهای گلخانه ای ما استفاده می کنیم، سیگنال های گرمایشی قابل توجه و قوی در پیش بینی های آب و هوایی آینده، که برای سناریوهای انتشار بسیار مهم است، مشهود است. مدل ها نیز در زمان و مقدار گرمایش و طیف وسیعی از تغییرات بارش و سایر عناصر تفاوت های پروژه ای دارند.

بنابراین به جای یک آینده آب و هوایی تنها، ما باید طیف وسیعی از آینده احتمالی را در نظر بگیریم.

کدام مدل بهترین است؟

همه مدل های آب و هوایی از طریق ارزیابی دقیق به منظور تعیین میزان تاخیر در ارائه آب و هوای روزانه و شرایط آب و هوایی فعلی و جاری می پردازند.

آزمایش های زیادی برای ارزیابی عملکرد مدل آب و هوایی انجام شده است. به عنوان مثال، دانشمندان می توانند ارزیابی کنند که چگونه مدل شبیه سازی آب و هوای تاریخی (مانند بارش باران های استرالیا در طول سال های اخیر 20) یا توانایی مدل برای نشان دادن یا پیش بینی ویژگی های خاص مانند شروع موسم، النینیو، یا مسیرهای سیکلون های گرمسیری .

محققان اثرات تغییرات آب و هوایی آینده ممکن است تصمیم به انتخاب یک زیر مجموعه از مدل ها بر اساس عملکرد داشته باشند. با این حال، انتخاب مدل "بهترین" یا زیر مجموعه ای از مدل ها بستگی به اندازه گیری عملکرد شما دارد.

به عنوان مثال، ارزیابی اخیر مدل های آب و هوایی برای شرایط استرالیا نشان داد که هیچ زیرمجموعه ای از مدل های آب و هوایی ثابت وجود ندارد که می تواند تمام جنبه های مهم آب و هوایی را بهتر از استفاده از مجموعه کامل مدل های موجود ارائه دهد.

پیش بینی های آب و هوا اغلب با اندازه گیری اعتماد به نفس، بر اساس درک فیزیکی، استحکام پیش بینی های مدل و سازگاری پیش بینی ها با روندهای مشاهده شده یا تغییرات گذشته، می آید. عملکرد مدل های آب و هوایی با توجه به آب و هوای گذشته عامل مهمی در ایجاد سطح اطمینان ما در تغییرات پیش بینی شده در آینده است. رأی اعتماد برای آخرین پیش بینی های استرالیا، یک ویژگی جدید و مفید برای ارزیابی دامنه تغییرات پیش بینی شده در آب و هوای آینده استرالیا است.

مدل آب و هوای جهانی در استرالیا

مدل آب و هوا

Tسری ime برای دمای متوسط ​​استرالیا برای 1910-2090 به عنوان شبیه سازی شده در مدل CMIP5 نسبت به میانگین 1950-2005. مشاهدات اداره هواشناسی در قهوه ای ضخیم نشان داده شده و مجموعه ای از یک مدل معمولی (ACCESS1-0) به رنگ بنفش نور نشان داده شده است. سایه سازی نشان دهنده گسترش در میان تمام مدل های تاریخی (سایه خاکستری) و دوره آینده (انتشار بنفش بالا، آبی - متوسط، زرد کم انتشار). برای جزئیات بیشتر در مورد پیش بینی ها، به فصل 7 گزارش تکنولوژی NRM مراجعه کنید (http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) تغییر آب و هوا در استرالیا

مدل آب و هوای استرالیا، سیستم آب و هوا و سیستم زمین سیستم استرالیا یا ACCESS، توسط گروه های ملی و بین المللی به طور مداوم نشان داده می شود که در میان مدل های برتر در سراسر محدوده ای از ویژگی های آب و هوایی مهم است که در استرالیا مهم است.

ACCESS به طور مشترک توسط اداره هواشناسی و CSIRO از طریق همکاری پژوهشی خود، مرکز تحقیقات آب و هوا و آب و هوا استرالیا، توسعه یافت. این در همکاری با دانشگاه های استرالیا و اداره بریتانیا با پشتیبانی از وزارت محیط زیست توسعه داده شد. ACCESS به طور خاص طراحی شده است که برای پیش بینی آب و هوا و شبیه سازی آب و هوا استفاده می شود.

در "حالت آب و هوا"، دسترسی به اطلاعات توسط اداره هواشناسی برای پیش بینی آب و هوا استرالیا استفاده می شود. با تشکر از ACCESS، پیش بینی چهار روزه اداره در حال حاضر دقیق است به عنوان پیش بینی سه روزه فقط ده سال پیش است. مقایسه با پیش بینی های مراکز عملیاتی در خارج از کشور نشان می دهد ACCESS یکی از بهترین مدل های جهان است.

نسخه "آب و هوا" ACCESS برای تهیه پیش بینی های آب و هوایی استفاده شد که توسط استرالیا ارائه شده است تا اخیر هماهنگ آزمایش های بین المللی تغییر آب و هوا و حمایت از آخرین گزارش ارزیابی 5th از گروه بین دولتی تغییر آب و هوا (IPCC).

ACCESS همچنان توسعه یافته و بهبود یافته است، با در نظر گرفتن و مدل سازی سیستم های جزء زمین با جزئیات و دقت بیشتری.

گفتگو

این مقاله در اصل در تاریخ منتشر شد گفتگو
خوانده شده مقاله.

درباره نویسنده

puri kamalدکتر کمال پوری رهبر پژوهشی برنامه مدل سازی سیستم زمین در بخش تحقیقات و توسعه هواشناسی است. دکتر Puri دارای دکترا در فیزیک است که توسط دانشگاه منچستر (انگلستان) اهدا می شود. به عنوان رهبر برنامه، وی مسئولیت توسعه سیستم شبیه ساز محیط زیست و زمین سیستم (ACCESS) استرالیا را بر عهده دارد که یک مدل سیستم کاملا متصل به زمین است که در همکاری با CSIRO و پشتیبانی دانشگاه های استرالیا توسعه یافته است.

موری اورلAurel Moise یک دانشمند ارشد تحقیقات است که در 11 سال گذشته در واحد تحقیق و توسعه در دفتر هواشناسی کار می کند. علاقه تحقیقاتی من شامل موضوعات مختلفی است که تحت عنوان تنوع و تغییر اقلیم گرفته شده اند