Какова будет погода на следующей неделе, в следующем сезоне или к концу века? В отсутствие второй Земли, которую нужно использовать в эксперименте, глобальное моделирование погоды и климата - это единственный инструмент, который мы должны ответить на эти вопросы.

Наличие доступа к этой информации имеет жизненно важное значение для принятия общественными, государственными и промышленными решениями решений - это включает в себя такие сектора, как туризм, управление природными ресурсами, сельское хозяйство и службы экстренной помощи.

Погода и климат никогда не могут быть полностью предсказуемыми, но наука в настоящее время достаточно далека для того, чтобы мы были более уверенны, когда дело доходит до того, будет ли сегодня дождь, и для прогнозирования того, какой климат в Австралии может выглядеть как много десятилетий в будущем.

Кроме того, мы все лучше предсказывать следующий сезон или два, так что мы можем быть в большей степени готовы реагировать на крайности в погоде, как циклоны, наводнения и тепловые волны дождей, которые уже влияют австралийские общины.

{vimeo} 119920008 {/ vimeo}

Взгляд в будущее

Модели общей циркуляции (также называемые глобальными климатическими моделями) строятся с использованием математических представлений динамической системы Земли. Их основы основаны на законах физики, включая сохранение массы, энергии и импульса. Эти модели представляют в трех измерениях крупномасштабные циркуляции атмосферы и океана, такие как прогрессия систем высокого и низкого давления и крупномасштабные океанические течения. Модели также включают криосферу (снег и морской лед), а также поверхность суши.

Климатические модели помогают нам понять нашу нынешнюю погоду и климат, а также позволяют нам рассматривать вероятные будущие сценарии изменения климата. Они генерируют симуляции, чтобы рассказать нам, что произошло или что может произойти в различных сценариях, таких как концентрации парниковых газов.

Хотя модели, используемые для прогнозирования погоды и климата, имеют одни и те же основы, они немного отличаются друг от друга.

Погодные модели работают на более высокое пространственное разрешение "", и включить самую последнюю серию измерений спутниковых и наземных с использованием современных методов усвоения данных. Это определяет начальную точку, с которой модель предсказывает эволюцию погодных явлений в течение следующей недели или около того.

Климатические модели не стремятся прогнозировать точную «погоду» в определенные месяцы или годы вперед (что невозможно), а скорее предсказывают «статистику» погоды (например, «климат»), например, средние условия, за сезон или тенденции на протяжении десятилетий.

В то время как общие модели циркуляции имитируют процессы крупномасштабной системы Земли, существуют некоторые процессы, такие как образование облаков и осадков, которые происходят в небольших масштабах и затрудняют предсказание изменений в системе Земли.

Несмотря на эти проблемы, постоянное совершенствование моделей (например, более высокое разрешение, лучшее представление физических процессов и более эффективное использование данных, особенно со спутников) за последние три десятилетия, улучшило нашу способность прогнозировать погоду и делать климатические прогнозы.

Есть в настоящее время более 40 глобальные климатические модели работают по всему миру. Эти модельные группы используют общий набор парниковых газов и аэрозолей сценариев, называемый Типичные Подготовка Концентрация, Этот скоординированный подход позволяет готовое сравнение прогнозов по многим тысячам модельных симуляций, для которых доступны данные.

Точно так же центры прогнозирования погоды проверяют ежедневные прогнозы погоды с использованием международно определенных показателей, которые позволяют готовить сравнение прогнозов, сделанных центрами.

Конкретные пути концентрации делятся на три категории:

• высоко: выбросы парниковых газов продолжают расти в течение 21st века без снижения, при этом снижение аэрозолей

• промежуточный: пик выбросов парниковых газов, затем снижается

• низкий: выбросы парниковых газов быстро растут, а затем быстро снижаются до очень низких значений (сильный случай смягчения).

Независимо от того, какую модель или сценарий использования парниковых газов мы используем, существенный и надежный сигнал потепления проявляется в прогнозах будущего климата, больших для сценариев высокой эмиссии. Модели также отражают различия в сроках и величине потепления и ряде изменений количества осадков и других элементов.

Поэтому, а не одно климатическое будущее, нам нужно рассмотреть ряд возможных фьючерсов.

Какие модели лучше?

Все климатические модели проходят тщательную оценку, чтобы определить, в какой степени они могут представлять ежедневную погоду, а также прошлый и текущий климат.

Для оценки эффективности климатической модели проводится множество испытаний. Например, ученые могут оценить, насколько хорошо модель имитирует исторический климат (например, средний уровень осадков в Австралии за последние годы 20) или способность модели представлять или прогнозировать конкретные особенности, такие как наступление муссонов, Эль-Ниньо или тропические циклоны ,

Исследователи, изучающие последствия будущего изменения климата, могут принять решение о выборе подмножества моделей, основанных на показателях производительности. Однако выбор «наилучшей» модели или подмножества моделей зависит от того, какую эффективность вы используете.

Например, недавняя оценка климатических моделей для австралийских условиях показали, что не существует фиксированного "подмножество" моделей климата, которые могут представлять все важные аспекты климата лучше, чем просто используя полный набор доступных моделей.

Климатические прогнозы часто приходят с уверенностью, основанной на физическом понимании, надежности модельных прогнозов и согласованности прогнозов с наблюдаемыми тенденциями или прошлыми изменениями. Эффективность климатических моделей в отношении климата прошлых лет является решающим фактором в установлении нашего уровня уверенности в будущих прогнозируемых изменениях. Оценки доверия, предоставленные для последних прогнозов Австралии, являются новой и полезной функцией оценки диапазона прогнозируемых изменений в будущем климате Австралии.

Всемирная модель климата в Австралии

Time для австралийской средней температуры для 1910-2090, моделируемой в моделях CMIP5, относительно 1950-2005. Наблюдения Бюро метеорологии показаны в густом коричневом цвете, а серия из типичной модели (ACCESS1-0) показана в будущем в светло-фиолетовом. Затенение представляет собой распространение среди всех моделей за исторический период (серое затенение) и будущего периода (фиолетово-высокие выбросы, синий - промежуточный, желтый - низкий уровень выбросов). Более подробную информацию о прогнозах см. В главе 7 Технического отчета NRM: (http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) Изменение климата в Австралии

Австралийская климатическая модель, австралийский климат Сообщества и система моделирования Земли, или ACCESS, постоянно демонстрируются национальными и международными группами, чтобы быть среди наиболее эффективных моделей по целому ряду климатических особенностей, важных для Австралии.

ACCESS был разработан совместно Бюро метеорологии и CSIRO через их исследовательского партнерства, Центр по австралийской погоды и климатических исследований. Она была разработана в сотрудничестве с австралийскими университетами и Метеобюро Великобритании при поддержке Департамента охраны окружающей среды. ACCESS специально разработан для использования как для прогнозирования погоды и моделирования климата.

В «погодном режиме» ACCESS используется Бюро метеорологии для обеспечения прогнозов погоды в Австралии. Благодаря ACCESS, четырехдневный прогноз Бюро теперь является точным, поскольку прогноз на три дня был всего десять лет назад. Сравнение с прогнозами из зарубежных операционных центров показывает, что ACCESS является одной из лучших в мире.

«Климатическая» версия ACCESS использовалась для создания климатических прогнозов, которые были представлены Австралией в недавние скоординированные международные эксперименты по изменению климата и в поддержку недавнего 5-го оценочного доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC).

ACCESS будет по-прежнему разрабатываться и совершенствоваться, охватывая и моделируя системы компонентов Земли с большей детализацией и точностью.

Эта статья изначально была опубликована в Беседа
Читать оригинал статьи.

Об авторах

Д-р Камал Пури является руководителем исследовательской программы Программы моделирования системы Земли в Секции исследований и разработок метеорологии. Доктор Пури имеет степень PhD в области физики, присужденную Манчестерским университетом (Великобритания). Будучи руководителем программы, он несет ответственность за разработку австралийского сообщества Climate Simulation Simulator (ACCESS), который является полностью связанной моделью земной системы, разработанной в сотрудничестве с CSIRO и поддержкой австралийских университетов.

Аурел Мойс - старший научный сотрудник, работающий в отделе исследований и разработок Бюро метеорологии в течение последних 11 лет. Мои исследовательские интересы включают различные темы, относящиеся к изменчивости и изменению климата.