Якою буде погода наступного тижня, наступного сезону чи до кінця століття? За відсутності другої Землі для використання в експерименті, глобальне моделювання погодних та кліматичних моделей є єдиним інструментом, яким ми маємо відповісти на ці питання.

Доступ до цієї інформації життєво необхідний громаді, уряду та промисловості для прийняття обґрунтованих рішень - це включає такі галузі, як туризм, управління природними ресурсами, сільське господарство та служби надзвичайних ситуацій.

Погода і клімат, можливо, ніколи не будуть повністю передбачуваними, але наука зараз досягла достатньої відстані, щоб ми могли бути впевненішими, коли йдеться про те, чи піде дощ сьогодні вдень, і для прогнозування того, як може виглядати клімат Австралії на багато десятиліть у майбутньому.

Ми також удосконалюємось у прогнозуванні наступного сезону чи двох, щоб ми могли бути більш підготовленими до реагування на екстремальні погодні умови, такі як циклони, спека та повені, які вже впливають на австралійські громади.

{vimeo}119920008{/vimeo}

Погляд у майбутнє

Моделі загального циркуляції (також звані глобальними кліматичними моделями) будуються з використанням математичних уявлень про динамічну систему Землі. Їх основи базуються на законах фізики, включаючи збереження маси, енергії та імпульсу. Ці моделі у трьох вимірах представляють масштабні циркуляції атмосфери та океану, такі як прогресування систем високого та низького тиску та масштабні океанічні течії. Моделі також включають кріосферу (сніг і морський лід), а також поверхню суші.

Кліматичні моделі допомагають нам зрозуміти нашу нинішню погоду та клімат, а також дозволяють розглянути вірогідні майбутні сценарії того, як клімат може змінитися. Вони генерують моделювання, щоб розповісти нам, що сталося або що могло статися за цілого ряду різних сценаріїв, наприклад, щодо концентрації парникових газів.

Хоча моделі, використовувані для прогнозування погоди та кліматичних застосувань, мають однакові основи, вони дещо відрізняються.

Моделі погоди працюють з більш високою просторовою «роздільною здатністю» і включають найновіший набір супутникових та наземних вимірювань, використовуючи передові методи засвоєння даних. Це визначає вихідну точку, з якої модель прогнозує розвиток погодних подій протягом наступного тижня.

Кліматичні моделі не прагнуть прогнозувати точну «погоду» на конкретний день у місяці або роки вперед (що неможливо), а скоріше передбачають «статистику» погоди (тобто «клімат»), таку як середні умови, протягом сезону або тенденції протягом десятиліть.

Хоча загальні моделі циркуляції імітують масштабні процеси в системі Землі, існують деякі процеси, такі як утворення хмар та опади, які відбуваються в невеликих масштабах і ускладнюють досконале передбачення змін у системі Землі.

Незважаючи на ці виклики, постійне вдосконалення моделей (наприклад, більш висока роздільна здатність, краще представлення фізичних процесів та покращене використання даних, зокрема з супутників) за останні три десятиліття покращило нашу здатність передбачати погоду та складати прогнози клімату.

Зараз у світі існує понад 40 глобальних кліматичних моделей. Ці групи моделювання використовують загальний набір сценаріїв викидів парникових газів та аерозолів, які називаються Представницькі шляхи концентрації. Цей скоординований підхід дозволяє готове порівняння прогнозів у багатьох тисячах моделей моделювання, для яких доступні дані.

Подібним чином центри прогнозування погоди перевіряють щоденні прогнози погоди за допомогою визначених на міжнародному рівні показників, які дають можливість порівнювати прогнози, зроблені центрами.

Репрезентативні шляхи концентрації поділяються на три категорії:

• високий: викиди парникових газів продовжують зростати протягом 21 століття без зменшення, зі зменшенням аерозолів

• проміжний: пік викидів парникових газів потім зменшується

• низький: викиди парникових газів швидко досягають піку, а потім швидко знижуються до дуже низьких значень (сильний випадок пом'якшення).

Незалежно від того, яку модель або сценарій викидів парникових газів ми використовуємо, значний і надійний сигнал потепління очевидний у прогнозах майбутнього клімату, більших для сценаріїв з високими викидами. Моделі також прогнозують відмінності в термінах та величині потепління, а також у ряді змін дощів та інших елементів.

Тому, а не єдине кліматичне майбутнє, ми повинні розглядати цілий ряд можливих перспектив.

Які моделі найкращі?

Усі кліматичні моделі проходять ретельну оцінку, щоб визначити, наскільки вони можуть відображати щоденну погоду, минулий та поточний клімат.

Для оцінки продуктивності кліматичної моделі проводиться багато випробувань. Наприклад, вчені можуть оцінити, наскільки добре модель імітує історичний клімат (наприклад, середня кількість австралійських опадів за останні 20 років), або здатність моделі представляти або передбачати конкретні особливості, такі як початок мусонів, Ель -Ніньо або шляхи тропічних циклонів .

Дослідники, які досліджують наслідки майбутніх змін клімату, можуть вирішити вибрати підмножину моделей на основі продуктивності. Однак вибір “найкращої” моделі чи підмножини моделей залежить від того, який показник продуктивності ви використовуєте.

Наприклад, нещодавня оцінка кліматичних моделей для австралійських умов показала, що не існує фіксованої «підмножини» кліматичних моделей, яка б могла краще представити всі важливі аспекти клімату, ніж просто використання повного набору доступних моделей.

Кліматичні прогнози часто поставляються з певною мірою впевненості, заснованої на фізичному розумінні, надійності модельних прогнозів та узгодженості прогнозів із спостережуваними тенденціями чи змінами минулого. Ефективність кліматичних моделей щодо минулого клімату є критичним фактором для встановлення нашого рівня впевненості у майбутніх прогнозованих змінах. Рейтинг довіри, наданий для останніх прогнозів Австралії, є новою та корисною характеристикою оцінки діапазону прогнозованих змін у майбутньому кліматі Австралії.

Провідна кліматична модель Австралії у світі

Tсерія ime для середньої температури Австралії за 1910–2090 роки, змодельовану в моделях CMIP5, порівняно із середнім значенням 1950–2005 років. Бюро метеорологічних спостережень показано густим коричневим кольором, а серія з типової моделі (ACCESS1-0)-світло-фіолетовою. Затінення являє собою розкид серед усіх моделей за історичний період (сіре затінення) та майбутній період (фіолетові з високими викидами; синій-з проміжними; жовтий-з низькими викидами). Більш детальну інформацію про прогнози див. У Розділі 7 технічного звіту NRM: (http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) Зміна клімату в Австралії

Власна кліматична модель Австралії, симулятор клімату та системи Землі Австралійського співтовариства, або ACCESS, постійно позначається національними та міжнародними групами як одна з найефективніших моделей з цілого ряду особливостей клімату, важливих для Австралії.

ACCESS було розроблено спільно Бюро метеорології та CSIRO за допомогою їх партнерського дослідження, Центру австралійських погодних та кліматичних досліджень. Він був розроблений у співпраці з австралійськими університетами та британським бюро зустрічей за підтримки Департаменту навколишнього середовища. ACCESS спеціально розроблений для використання як для прогнозування погоди, так і для моделювання клімату.

У режимі “погода” ACCESS використовується Бюро метеорології для надання прогнозів погоди Австралії. Завдяки ACCESS чотириденний прогноз Бюро зараз такий же точний, як триденний прогноз лише десять років тому. Порівняння з прогнозами зарубіжних операційних центрів показують, що ACCESS є однією з найефективніших моделей у світі.

"Кліматична" версія ACCESS була використана для створення кліматичних прогнозів, які були представлені Австралією для нещодавніх скоординованих міжнародних експериментів зі зміни клімату та на підтримку нещодавнього п’ятого звіту про оцінку Міжурядової групи експертів зі зміни клімату (МГЕЗК).

ACCESS буде продовжувати розвиватися та вдосконалюватися, охоплюючи та моделюючи складові системи Землі з більшою деталізацією та точністю.

Ця стаття була спочатку опублікована на Бесіда
Читати оригінал статті.

Про авторів

Д -р Камаль Пурі - керівник програми досліджень програми моделювання системи Землі у відділі Бюро метеорологічних досліджень та розробок. Доктор Пурі має ступінь кандидата фізичних наук, присудженого Манчестерським університетом (Великобританія). Як керівник програми, він несе відповідальність за розробку австралійського співтовариства з моделювання клімату та системи Землі (ACCESS), яка є повністю поєднаною моделлю земної системи, розробленою у співпраці з CSIRO та за підтримки австралійських університетів.

Аурел Мойсе - старший науковий співробітник, що працює у відділі досліджень та розробок Бюро метеорології протягом останніх 11 років. Мої наукові інтереси включають різні теми, зняті під прапором мінливості та зміни клімату