Apa yang akan menjadi cuaca minggu depan, musim depan, atau pada akhir abad? Dalam ketiadaan Bumi kedua yang digunakan dalam eksperimen, simulasi cuaca dan cuaca model global adalah satu-satunya alat yang kita perlu menjawab soalan-soalan ini.

Mempunyai akses kepada maklumat ini sangat penting bagi komuniti, kerajaan dan industri untuk membuat keputusan termaklum - ini termasuk sektor seperti pelancongan, pengurusan sumber semula jadi, pertanian dan perkhidmatan kecemasan untuk menamakan beberapa.

Cuaca dan iklim mungkin tidak dapat diramalkan sepenuhnya, tetapi sains kini sudah cukup jauh untuk kita menjadi lebih yakin apabila mengetahui sama ada ia akan hujan petang ini dan untuk memproyeksikan iklim Australia seperti beberapa dekad di masa depan.

Kami juga mendapat lebih baik pada meramalkan atau dua musim depan, supaya kita boleh lebih bersedia untuk bertindak balas terhadap keterlaluan dalam cuaca seperti taufan, heatwaves dan hujan banjir yang telah memberi kesan kepada masyarakat Australia.

{vimeo}119920008{/vimeo}

Masa Hadapan

Model Sirkulasi Am (juga dirujuk sebagai model iklim global) dibina dengan menggunakan pernyataan matematik sistem bumi dinamik. Asas-asas mereka adalah berdasarkan undang-undang fizik termasuk pemuliharaan jisim, tenaga dan momentum. Model-model ini mewakili, dalam tiga dimensi, peredaran besar-besaran atmosfera dan lautan, seperti kemajuan sistem tekanan tinggi dan rendah dan arus laut besar-besaran. Model juga termasuk cryosphere (salji dan ais laut) serta permukaan tanah.

Model iklim membantu kita memahami cuaca dan iklim semasa kita, dan juga membolehkan kita mempertimbangkan senario masa depan yang munasabah mengenai bagaimana keadaan cuaca berubah. Mereka menjana simulasi untuk memberitahu kami apa yang berlaku atau apa yang mungkin berlaku di bawah pelbagai senario yang berbeza, seperti untuk konsentrasi gas rumah hijau.

Walaupun model yang digunakan untuk ramalan cuaca dan aplikasi iklim berkongsi asas yang sama, mereka sedikit berbeza.

model cuaca dijalankan pada "ketetapan" spatial yang lebih tinggi, dan menggabungkan set yang terbaru ukuran satelit dan tanah menggunakan kaedah asimilasi data maju. Ini mentakrifkan titik permulaan dari mana model yang meramalkan evolusi peristiwa cuaca sepanjang minggu akan datang atau lebih.

Model iklim tidak bertujuan untuk meramalkan "cuaca" tepat pada hari tertentu atau tahun-tahun yang akan datang (yang mustahil), tetapi meramalkan "statistik" cuaca (iaitu "iklim"), sepanjang musim atau trend selama beberapa dekad.

Model Peredaran Umum mensimulasikan proses sistem bumi skala besar, terdapat beberapa proses, seperti pembentukan awan dan hujan, yang berlaku pada skala kecil dan membuat perubahan dalam sistem Bumi sukar untuk diramal dengan sempurna.

Walaupun cabaran-cabaran ini, peningkatan model yang berterusan (contohnya, resolusi yang lebih tinggi, perwakilan proses fizikal yang lebih baik dan penggunaan data yang lebih baik terutamanya dari satelit) sejak tiga dekad yang lalu telah meningkatkan keupayaan kami untuk meramalkan cuaca dan membuat unjuran iklim.

Kini terdapat lebih daripada 40 model iklim global yang dijalankan di seluruh dunia. Kumpulan-kumpulan ini model menggunakan set umum gas rumah hijau dan aerosol senario, yang dipanggil Pathways Kepekatan Wakil. Pendekatan yang diselaraskan ini membolehkan perbandingan siap unjuran di seluruh beribu-ribu simulasi model yang mana data tersedia.

Begitu juga, pusat ramalan cuaca mengesahkan ramalan cuaca harian menggunakan metrik yang ditetapkan secara antarabangsa yang membolehkan perbandingan ramalan yang dibuat oleh pusat.

Laluan Konsentrasi Perwakilan boleh dibahagikan kepada tiga kategori:

• tinggi: pelepasan gas rumah hijau terus meningkat sepanjang abad 21st tanpa pengurangan, dengan penurunan aerosol

• pertengahan: pelepasan gas rumah hijau puncak kemudian menurun

• rendah: pelepasan gas rumah hijau puncak dengan cepat dan kemudian merosot dengan cepat ke nilai yang sangat rendah (kes mitigasi yang kuat).

Tidak kira senario model atau gas rumah kaca yang kami gunakan, isyarat pemanasan yang kuat dan teguh terbukti dalam unjuran iklim masa depan, yang lebih besar untuk senario pelepasan yang tinggi. Model juga memperjelaskan perbezaan masa dan magnitud pemanasan dan pelbagai perubahan dalam hujan dan unsur-unsur lain.

Oleh itu, daripada satu masa hadapan iklim, kita perlu mempertimbangkan pelbagai kemungkinan niaga hadapan.

Model mana yang terbaik?

Semua model iklim melalui penilaian yang ketat untuk menentukan sejauh mana mereka boleh mewakili cuaca harian, dan iklim masa lalu dan semasa.

Terdapat banyak ujian yang dijalankan untuk menilai prestasi model iklim. Sebagai contoh, para saintis boleh menilai sejauh mana model menyusun iklim sejarah (seperti hujan lebat Australia purata sepanjang tahun 20 terakhir), atau keupayaan model untuk mewakili atau meramalkan ciri-ciri tertentu seperti permulaan monsun, El Niño, atau jalan siklon tropika .

Penyelidik yang menyiasat kesan perubahan iklim masa depan mungkin memutuskan untuk memilih subset model berdasarkan prestasi. Walau bagaimanapun, memilih model "terbaik" atau subset model bergantung pada ukuran prestasi yang anda gunakan.

Sebagai contoh, penilaian terhadap model iklim untuk keadaan Australia menunjukkan bahawa tidak ada tetap "subset" model iklim yang boleh mewakili semua aspek penting dalam iklim yang lebih baik daripada hanya menggunakan set penuh model yang ada.

Unjuran iklim sering datang dengan ukuran keyakinan, berdasarkan pemahaman fizikal, ketahanan unjuran model, dan konsistensi unjuran dengan trend yang diperhatikan atau perubahan masa lalu. Prestasi model iklim berkenaan iklim masa lalu adalah faktor kritikal dalam mewujudkan keyakinan kami terhadap perubahan yang diunjurkan pada masa depan. Kedudukan keyakinan yang diberikan untuk unjuran terbaru Australia adalah ciri baru dan berguna untuk menilai pelbagai perubahan yang diunjurkan dalam iklim masa depan Australia.

Model Iklim Terkemuka Dunia Australia

Tsiri ime untuk suhu purata Australia untuk 1910-2090 seperti yang disimulasikan dalam model CMIP5, berbanding dengan min 1950-2005. Pemerhatian Biro Meteorologi ditunjukkan dalam coklat tebal dan satu siri dari model biasa (ACCESS1-0) ditunjukkan ke masa depan dalam ungu muda. Shading mewakili penyebaran di antara semua model untuk tempoh sejarah (teduhan abu-abu) dan masa depan (pelepasan ungu yang tinggi; biru - pertengahan; kuning - pelepasan rendah). Untuk butiran lanjut tentang unjuran lihat Bab 7 Laporan Tech NRM: (http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) Perubahan Iklim di Australia

Model iklim Australia sendiri, Simulator Sistem Iklim dan Bumi Komuniti Australia, atau ACCESS, secara konsisten ditunjukkan oleh kumpulan kebangsaan dan antarabangsa untuk menjadi antara model prestasi terbaik merentas pelbagai ciri iklim yang penting di Australia.

AKSES telah dibangunkan bersama oleh Biro Meteorologi dan CSIRO melalui kerjasama penyelidikan mereka, The Centre for Australia Cuaca dan Penyelidikan Iklim. Ia telah dibangunkan dengan kerjasama Universiti Australia dan Met Office UK dengan sokongan daripada Jabatan Alam Sekitar. AKSES direka khusus untuk digunakan bagi kedua-dua ramalan cuaca dan simulasi iklim.

Dalam "mod cuaca" ACCESS digunakan oleh Biro Meteorologi untuk menyediakan ramalan cuaca Australia. Terima kasih kepada ACCESS, ramalan empat hari Biro kini tepat seperti ramalan tiga hari hanya sepuluh tahun yang lalu. Perbandingan dengan ramalan dari pusat operasi di luar negara menunjukkan ACCESS menjadi antara model teratas di dunia.

Versi ACCESS "iklim" digunakan untuk menjana unjuran iklim yang dikemukakan oleh Australia ke eksperimen perubahan iklim antarabangsa yang diselaraskan baru-baru ini dan menyokong Laporan Penilaian 5 terkini Panel Antara Kerajaan mengenai Perubahan Iklim (IPCC) baru-baru ini.

ACCESS akan terus dibangunkan dan diperbaiki, merangkumi dan memodelkan sistem komponen bumi dengan lebih terperinci dan ketepatan.

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan
Baca artikel asal.

Mengenai Pengarang

Dr Kamal Puri adalah Ketua Program Penyelidikan Program Pemodelan Sistem Bumi di bahagian Penyelidikan dan Pembangunan Biro Meteorologi. Dr Puri mempunyai PhD dalam Fizik yang dianugerahkan oleh Universiti Manchester (UK). Sebagai Pemimpin Program, beliau bertanggungjawab untuk pembangunan Simulator Sistem Iklim dan Bumi Komuniti Australia (ACCESS) yang merupakan model sistem bumi yang digabungkan sepenuhnya dengan kerjasama CSIRO dan sokongan dari Universiti Australia.

Aurel Moise adalah Saintis Penyelidik Kanan yang bekerja di R&D Branch di Biro Meteorologi sejak 11 tahun yang lalu. Minat kajian saya merangkumi pelbagai topik yang diteliti di bawah panji perubahan iklim dan perubahan