איך יהיה מזג האוויר בשבוע הבא, בעונה הבאה או בסוף המאה? בהיעדר כדור הארץ השני לשימוש בניסוי, סימולציות מזג אוויר עולמיות ומודל אקלים הן הכלים היחידים שיש לנו לענות על שאלות אלו.

גישה למידע זה חיונית לקהילה, לממשלה ולתעשיות כדי לקבל החלטות מושכלות - זה כולל מגזרים כמו תיירות, ניהול משאבי טבע, חקלאות ושירותי חירום.

מזג האוויר והאקלים לעולם אינם ניתנים לחיזוי מוחלט, אך המדע הגיע כעת מספיק רחוק כדי שנוכל להיות בטוחים יותר אם נדע אם ירד גשם אחר הצהריים ולצפות כיצד ייראה האקלים של אוסטרליה בעשורים רבים בעתיד.

אנחנו גם משתפרים בניבוי העונה או שתיים הקרובות, כדי שנוכל להיות מוכנים יותר להגיב על הקיצוניות במזג אוויר כמו ציקונים, גלי חום וגשמי הצפה שכבר משפיעים על קהילות אוסטרליה.

{vimeo}119920008{/vimeo}

מבט לעתיד

מודלים של מחזור כללי (המכונים גם מודלים של אקלים עולמי) בנויים באמצעות ייצוגים מתמטיים של מערכת כדור הארץ הדינמית. יסודותיהם מבוססים על חוקי הפיזיקה כולל שימור המסה, האנרגיה והמומנטום. מודלים אלה מייצגים, בשלושה ממדים, את המחזורים בקנה מידה גדול של האטמוספירה והאוקיינוס, כגון התקדמות מערכות לחץ גבוה ונמוך וזרמים אוקיאניים בהיקפים גדולים. הדגמים כוללים גם את הקריוספירה (שלג וקרח ים) כמו גם את פני הקרקע.

מודלים אקלימיים עוזרים לנו להבין את מזג האוויר והאקלים הנוכחי שלנו, וגם מאפשרים לנו לשקול תרחישים עתידיים סבירים של האקלים עשוי להשתנות. הם מייצרים סימולציות לספר לנו מה קרה או מה עלול לקרות במגוון תרחישים שונים, כגון ריכוזי גזי חממה.

למרות שמודלים המשמשים לחיזוי מזג אוויר ויישומי אקלים חולקים את אותם יסודות, הם מעט שונים.

דגמי מזג האוויר פועלים ב"רזולוציה "מרחבית גבוהה יותר, ומשלבים את המערך העדכני ביותר של מדידות לוויין וקרקע באמצעות שיטות הטמעת נתונים מתקדמות. זה מגדיר את נקודת המוצא שממנה מנבא המודל את התפתחות אירועי מזג האוויר במהלך השבוע הקרוב.

מודלים אקלימיים אינם מבקשים לחזות את "מזג האוויר" המדויק ביום מסוים חודשים או שנים קדימה (וזה בלתי אפשרי), אלא מנבאים את "הנתונים הסטטיסטיים" של מזג האוויר (כלומר "האקלים"), כגון התנאים הממוצעים, על פני עונה או טרנדים לאורך עשרות שנים.

בעוד שמודלים של מחזור כללי מדמים תהליכי מערכת כדור הארץ בקנה מידה גדול, ישנם כמה תהליכים, כגון היווצרות עננים וגשמים, המתרחשים בקנה מידה קטן ומקשים על חיזוי מושלם של מערכת כדור הארץ.

למרות האתגרים הללו, שיפור מתמיד של מודלים (למשל, רזולוציה גבוהה יותר, ייצוג טוב יותר של תהליכים פיזיים ושימוש בנתונים במיוחד מלוויינים) במהלך שלושת העשורים האחרונים שיפר את יכולתנו לחזות את מזג האוויר ולערוך תחזיות אקלים.

כיום פועלים ברחבי העולם למעלה מ -40 דגמי אקלים עולמיים. קבוצות דוגמנות אלה משתמשות במערך נפוץ של תרחישי גזי חממה ותרסיס, הנקראים מסלולי ריכוז נציג. גישה מתואמת זו מאפשרת השוואה נכונה של תחזיות בין אלפי סימולציות מודלים שעבורן יש נתונים.

באופן דומה, מרכזי חיזוי מזג האוויר מאמתים תחזיות מזג אוויר יומיות באמצעות מדדים מוגדרים בינלאומיים המאפשרים השוואה נכונה של תחזיות המבוצעות על ידי המרכזים.

מסלולי הריכוז של הנציג מתחלקים לשלוש קטגוריות:

• גבוה: פליטת גזי החממה ממשיכה לעלות במהלך המאה ה -21 ללא הפחתה, עם ירידה באירוסולים

• ביניים: שיא פליטת גזי החממה ואז ירידה

• נמוך: פליטת גזי החממה מגיעה לשיא במהירות ואז יורדת במהירות לערכים נמוכים מאוד (מקרה הפחתה חזק).

לא משנה באיזה דגם או תרחיש גזי חממה אנו משתמשים, אות התחממות משמעותי וחזק ניכר בתחזיות האקלים העתידי, גדול יותר לתרחישי פליטה גבוהה. הדגמים גם מקרינים הבדלים בתזמון ובהיקף ההתחממות ובמגוון שינויים בגשמים ובאלמנטים אחרים.

אז יותר מאשר עתיד אקלים אחד, עלינו לשקול מגוון עתידים אפשריים.

אילו דגמים הם הטובים ביותר?

כל דגמי האקלים עוברים הערכה קפדנית כדי לקבוע באיזו מידה הם יכולים לייצג מזג אוויר יומי, ואקלים בעבר ובהווה.

ישנן בדיקות רבות שנערכו להערכת ביצועי מודל האקלים. לדוגמה, מדענים יכולים להעריך עד כמה המודל מדמה אקלים היסטורי (כגון כמות גשמים ממוצעת באוסטרליה במהלך 20 השנים האחרונות), או את יכולתו של המודל לייצג או לחזות תכונות ספציפיות כגון הופעת מונסון, אל ניניו או נתיבי ציקלון טרופי. .

חוקרים החוקרים את ההשפעות של שינויי אקלים עתידיים עשויים להחליט לבחור קבוצת משנה של מודלים המבוססים על ביצועים. עם זאת, בחירת הדגם או קבוצת המשנה "הטובה ביותר" תלויה באיזה מדד ביצועים אתה משתמש.

לדוגמה, הערכה עדכנית של מודלי אקלים לתנאים אוסטרליים הראתה כי אין "תת -קבוצה" קבועה של מודלים אקלימיים שיכולים לייצג את כל ההיבטים החשובים של האקלים טוב יותר מאשר פשוט להשתמש במכלול הדגמים הזמין.

תחזיות האקלים מגיעות לרוב למידה של ביטחון, המבוססות על הבנה פיזית, חוסן של תחזיות מודלים ועקביות של תחזיות עם מגמות שנצפו או שינויים מהעבר. הביצועים של מודלים אקלימיים ביחס לאקלים בעבר מהווים גורם קריטי לביסוס רמת האמון שלנו בשינויים הצפויים בעתיד. דירוגי הביטחון הניתנים לתחזיות האחרונות באוסטרליה הם תכונה חדשה ושימושית להערכת טווח השינויים הצפויים באקלים העתידי של אוסטרליה.

מודל האקלים המוביל בעולם באוסטרליה

Tסדרת ime לטמפרטורה ממוצעת באוסטרליה בשנים 1910–2090 כפי שמדומה בדגמי CMIP5, ביחס לממוצע 1950–2005. תצפיות הלשכה למטאורולוגיה מוצגות בצבע חום עבה וסדרות מדגם אופייני (ACCESS1-0) מוצגות אל העתיד בסגול בהיר. ההצללה מייצגת את ההתפשטות בין כל המודלים לתקופה ההיסטורית (הצללה אפורה) ולתקופה העתידית (פליטות סגולות-גבוהות; כחול-בינוני; צהוב-פליטות נמוכות). לפרטים נוספים על תחזיות ראו פרק 7 לדוח הטכנולוגי של NRM: (http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) שינויי אקלים באוסטרליה

מודל האקלים של אוסטרליה, סימולטור האקלים והמערכת כדור הארץ האוסטרלית, או ACCESS, מוצג בעקביות על ידי קבוצות לאומיות ובינלאומיות כמודלים הטובים ביותר בכל מגוון תכונות האקלים החשובות לאוסטרליה.

ACCESS פותחה במשותף על ידי הלשכה למטאורולוגיה ו- CSIRO באמצעות שותפות המחקר שלהם, המרכז לחקר מזג אוויר ואקלים באוסטרליה. הוא פותח בשיתוף עם אוניברסיטאות אוסטרליה ומשרד המטא הבריטי בתמיכת המחלקה לאיכות הסביבה. ACCESS תוכנן במיוחד לשימוש הן לחיזוי מזג אוויר והן לסימולציות אקלים.

במצב "מזג אוויר" ACCESS משמש את הלשכה למטאורולוגיה כדי לספק תחזיות מזג אוויר באוסטרליה. הודות ל- ACCESS, תחזית ארבעת הימים של הלשכה מדויקת כעת כפי שהתחזית לשלושה ימים הייתה לפני עשר שנים בלבד. השוואות עם תחזיות ממרכזים מבצעיים בחו"ל מראות כי ACCESS היא בין הדגמים הטובים ביותר בעולם.

גרסת ה"אקלים "של ACCESS שימשה ליצירת תחזיות אקלים שהוגשו על ידי אוסטרליה לניסויים בינלאומיים המתואמים בנושא שינויי אקלים ובתמיכה בדוח ההערכה החמישי האחרון של הפאנל הבין-ממשלתי בנושא שינויי אקלים (IPCC).

ACCESS תמשיך להיות מפותחת ומשופרת, ותקיף ותדגם את מערכות הרכיבים של כדור הארץ בפירוט רב ודיוק.

מאמר זה פורסם במקור ב שיחה
קרא את מאמר מקורי.

אודות הסופרים

ד"ר כמאל פורי הוא מוביל תוכנית המחקר של תכנית דוגמנות מערכות כדור הארץ במדור הלשכה למטאורולוגיה ופיתוח. לד"ר פורי תואר שלישי בפיזיקה המוענק על ידי אוניברסיטת מנצ'סטר (בריטניה). כמוביל התוכנית יש לו את האחריות לפיתוח סימולטור האקלים והמערכת כדור הארץ האוסטרלית (ACCESS) המהווה מודל מערכת אדמה מצמידים במלואו שפותח בשיתוף עם CSIRO ותמיכה מהאוניברסיטאות האוסטרליות.

אאורל מויז הוא מדען מחקר בכיר שעבד בענף המחקר והפיתוח בלשכה למטאורולוגיה במהלך 11 השנים האחרונות. עניין המחקר שלי כולל נושאים שונים שנלכדו תחת הדגל של שונות ושינויי אקלים