了解幫助我們預測氣候變化的模型

了解幫助我們預測氣候變化的模型

下週,下個季節或世紀末天氣會怎樣? 在沒有第二個地球用於實驗的情況下,全球天氣和氣候模型模擬是我們回答這些問題的唯一工具。

獲取這些信息對於社區,政府和行業做出明智決策至關重要 - 這包括旅遊,自然資源管理,農業和緊急服務等行業。

天氣和氣候可能永遠不會完全可預測,但科學已經足夠讓我們更加自信了解今天下午是否會下雨以及預測未來幾十年澳大利亞的氣候可能會如何。

我們也越來越在預測接下來的兩個賽季更好,這樣我們就可以多準備向極端旋風一樣,熱浪和洪水的降雨已經影響澳大利亞社區應對天氣。

展望未來

通用循環模型(也稱為全球氣候模型)是使用動態地球系統的數學表示法建立的。 它們的基本原理基於物理定律,包括質量守恆,能量和動量守恆。 這些模型在三個維度上代表了大氣和海洋的大規模環流,例如高壓和低壓系統的進展以及大型洋流。 模型還包括冰凍圈(雪和海冰)以及陸地表面。

氣候模型幫助我們了解當前的天氣和氣候,並使我們能夠考慮氣候如何變化的合理未來情景。 它們生成模擬,告訴我們在一系列不同情景下發生的情況或可能發生的情況,例如溫室氣體濃度。


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雖然用於天氣預報和氣候應用的模型具有相同的基本原理,但它們略有不同。

氣象模型以更高的空間“決議”運行,並且採用最新的一套採用先進的數據同化方法衛星和地面測量。 這個定義從該模型預測,在未來一周左右的天氣事件的發展起點。

氣候模型並不尋求預測未來幾個月或幾年的確切“天氣”(這是不可能的),而是預測天氣的“統計”(即“氣候”),例如平均條件,在一個季節或幾十年的趨勢。

雖然大氣環流模型模擬大規模地球系統過程,但是有一些過程,例如雲的形成和降雨,這些過程在小尺度上發生,並且使得地球系統的變化難以完美預測。

儘管存在這些挑戰,但在過去三十年中,模型的不斷改進(例如,更高的分辨率,更好的物理過程表示以及特別是來自衛星的數據使用的改進)提高了我們預測天氣和進行氣候預測的能力。

現在已經有超過40在世界各地跑全球氣候模型。 這些建模組採用一組通用的溫室氣體和氣溶膠的情況下,所謂的 代表濃度通路。 這種協調的方法允許對數據可用的數千個模型模擬中的預測進行比較。

同樣,天氣預報中心使用國際定義的指標驗證每日天氣預報,這些指標可以對中心的預測進行準備比較。

代表性濃度路徑分為三類:

  • 高:溫室氣體排放在21st世紀繼續上升,沒有減少,氣溶膠減少

  • 中級:溫室氣體排放峰值然後下降

  • 低:溫室氣體排放迅速達到峰值,然後迅速下降到非常低的值(強有力的緩解情況)。

無論我們使用哪種模式或溫室氣體情景,在未來氣候預測中都會出現明顯且強勁的變暖信號,對於高排放情景則更為明顯。 模型還預測了變暖的時間和幅度以及降雨和其他元素的一系列變化的差異。

因此,我們需要考慮一系列可能的未來,而不是單一的氣候未來。

哪種型號最好?

所有氣候模型都要經過嚴格的評估,以確定它們在多大程度上代表了每日天氣,以及過去和現在的氣候。

有許多測試用於評估氣候模型的性能。 例如,科學家可以評估模型模擬歷史氣候的程度(例如過去20年的平均澳大利亞降雨量),或模型表示或預測季風爆發,厄爾尼諾現像或熱帶氣旋路徑等特定特徵的能力。

調查未來氣候變化影響的研究人員可能決定根據績效選擇一部分模型。 但是,選擇“最佳”模型或模型子集取決於您使用的性能指標。

例如,最近的氣候模型為澳大利亞的條件評估顯示,有氣候模型可以代表環境的所有重要方面比單純使用全套可用的模型更好的沒有固定的“子集”。

基於物理理解,模型預測的穩健性以及預測與觀察到的趨勢或過去變化的一致性,氣候預測通常具有一定程度的信心。 氣候模型在過去氣候方面的表現是確定我們對未來預測變化的信心水平的關鍵因素。 澳大利亞最新預測的置信度評估是評估澳大利亞未來氣候預測變化範圍的一個新穎而有用的特徵。

澳大利亞世界領先的氣候模型

氣候模型

T相對於1910-2090平均值,在CMIP5模型中模擬的1950-2005的澳大利亞平均溫度的ime系列。 氣象局觀察以厚棕色顯示,而典型模型(ACCESS1-0)的系列以淺紫色顯示在未來。 陰影表示歷史時期(灰色陰影)和未來時期(紫色 - 高排放;藍色 - 中間;黃色 - 低排放)的所有模型之間的差異。 有關預測的更多詳細信息,請參閱NRM技術報告的第7章:(http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) 澳大利亞的氣候變化

澳大利亞自己的氣候模型,澳大利亞社區氣候和地球系統模擬器,或ACCESS,一直被國家和國際組織展示為對澳大利亞重要的一系列氣候特徵中表現最佳的模型之一。

訪問活動由氣象和CSIRO局通過他們的研究合作開發,該中心為澳大利亞天氣和氣候研究。 它是在與澳大利亞大學和英國氣象局與環境部的支持合作開發。 訪問是專門設計同時用於天氣預報和氣候仿真。

在“天氣模式”中,氣象局使用ACCESS提供澳大利亞的天氣預報。 感謝ACCESS,該局的四天預測現在與十年前的三天預測一樣準確。 與海外運營中心的預測相比,愛可信成為全球表現最佳的車型之一。

ACCESS的“氣候”版本用於生成澳大利亞提交的氣候預測,這些預測由最近的協調國際氣候變化實驗提供,並支持政府間氣候變化專門委員會(IPCC)最近的5th評估報告。

ACCESS將繼續以更高的細節和精度開發和改進,包含和建模地球的組件系統。

談話

這篇文章最初發表於 談話
閱讀 原創文章.

關於作者

普里卡邁勒Kamal Puri博士是氣象研究和發展局的地球系統建模計劃的研究項目負責人。 Puri博士擁有曼徹斯特大學(英國)頒發的物理學博士學位。 作為項目負責人,他負責開發澳大利亞社區氣候和地球系統模擬器(ACCESS),這是一個與CSIRO合作開發的全耦合地球系統模型,並得到澳大利亞大學的支持。

moise aurelAurel Moise是11過去幾年在氣象局研發部門工作的高級研究科學家。 我的研究興趣包括在氣候變化和變化的旗幟下捕獲的各種主題

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