気候変動を予測するのに役立つモデルを理解する

気候変動を予測するのに役立つモデルを理解する

来週、次の季節、または世紀の終わりまでに、天気はどうなるでしょうか? 実験で使用する第2の地球がない場合、世界的な気象および気候モデルのシミュレーションは、これらの質問に答えるための唯一のツールです。

この情報へのアクセスは、コミュニティ、政府、産業界が情報に基づいた意思決定を行うために不可欠です。これには、観光、自然資源管理、農業、緊急サービスなどが含まれます。

気候と気候は決して完全に予測可能ではないかもしれませんが、科学は今、午後に雨が降るかどうかを知り、オーストラリアの気候が今後数十年のように見えるかもしれないことを予測するために、

我々はすでにオーストラリアの地域社会に影響を与えるサイクロン、熱波や洪水の雨のような天候の両極端に応答するより準備ができるように、我々はまた、次のシーズンまたは2の予測では良くなっています。

今後

一般的な循環モデル(地球気候モデルとも呼ばれる)は、動的地球システムの数学的表現を用いて構築される。 彼らの基礎は、質量、エネルギー、運動量の保存などの物理法則に基づいています。 これらのモデルは、大気および海洋の大規模循環、例えば、高圧および低圧システムの進行および大規模な海洋流の三次元を表す。 モデルには、雪氷(氷と海氷)だけでなく、陸面も含まれています。

気候モデルは現在の気象と気候を理解するのに役立ち、気候がどのように変化するかについての将来のシナリオを検討することも可能にします。 温室効果ガス濃度のような様々なシナリオの下で何が起こったのか、何が起きるかを示すシミュレーションを生成します。

気象予測や気候変動のアプリケーションに使用されるモデルは同じ基本を共有しますが、少し異なります。

気象モデルは、より高い空間「解像度」で実行し、高度なデータ同化手法を用いて、衛星と地上測定値の非常に最新のセットを組み込むされています。 これは、モデルは来週かそこらにわたって気象現象の進化を予測するための出発点を定義します。

気候モデルは、数ヶ月または数年先の特定の日(これは不可能)の正確な「天気」を予測するのではなく、むしろ平均条件などの天候(すなわち「気候」)の「統計」を予測し、シーズンや数十年にわたるトレンドに

一般的な循環モデルは大規模な地球システムプロセスをシミュレートしていますが、雲の形成や降雨などの小規模なプロセスがあり、地球システムの変化を完全に予測することは困難です。

これらの課題にもかかわらず、過去30年間にわたり、モデルの継続的な改善(例えば、より高い解像度、物理的プロセスのより良い表現、特に衛星からのデータの使用の改善)により、天気予報と気候予測の能力が向上しました。

世界中で実行40地球の気候モデルの上に今あります​​。 これらのモデリンググループと呼ばれる温室効果ガスやエアロゾルのシナリオの共通セットを使用します 代表的な濃度経路。 この調整されたアプローチにより、データが利用可能な数千ものモデルシミュレーションにわたって予測を容易に比較することができます。

同様に、気象予測センターは、国​​際的に定義された測定基準を使用して毎日の天気予報を検証し、センターが行った予測を容易に比較できるようにします。

Representative Concentration Pathwaysは3つのカテゴリーに分類されます:

  • 高い:温室効果ガスの排出量は、エアロゾルの減少を伴いながら、21st世紀に亘って減速せずに上昇し続けている

  • 中間:温室効果ガスの排出量ピーク

  • 低い:温室効果ガスの排出量は急速にピークを迎え、次に非常に低い値に急激に低下します(強力な緩和ケース)。

どんなモデルや温室効果ガスのシナリオであっても、将来の気候の予測においては、実質的かつ頑強な温暖化信号が明らかであり、排出量の多いシナリオではより大きい。 モデルはまた、温暖化のタイミングと規模、降水量やその他の要素の変化の範囲の違いを予測します。

将来の単一の気候ではなく、可能性のある将来の可能性について検討する必要があります。

どのモデルがベストですか?

すべての気候モデルは、日々の気象、過去および現在の気候を表すことができる程度を判断するために、厳しい評価を経ています。

気候モデルの性能を評価するために実施された多くのテストがあります。 例えば、科学者は、モデルが過去の気候(過去の20年の平均オーストラリア降水量など)をシミュレートするか、モンスーン開始、エルニーニョ、熱帯低気圧の経路などの特定の特徴を表現または予測するモデルの能力を評価することができます。

将来の気候変動の影響を調査する研究者は、パフォーマンスに基づいてモデルのサブセットを選択することになります。 ただし、「ベスト」モデルまたはモデルのサブセットの選択は、使用するパフォーマンス測定値によって異なります。

例えば、オーストラリアの条件のための気候モデルの最近の評価は、より良いだけで利用可能なモデルのフルセットを使用するよりも気候のすべての重要な側面を表すことができる気候モデルのない固定」サブセット」が存在しないことを示しました。

気候予測には、物理​​的な理解、モデル予測の頑健性、および観測された傾向または過去の変化との一貫性に基づいて、しばしば自信の尺度が与えられる。 過去の気候に関する気候モデルのパフォーマンスは、将来予測される変化に対する当社の信頼水準を確立する上で重要な要素です。 オーストラリアの最新予測に提供された信頼度は、オーストラリアの将来の気候における予測される変化の範囲を評価する新規かつ有用な機能です。

オーストラリアの世界有数の気候モデル

気候モデル

TCMIP1910モデルでシミュレートした2090-5のオーストラリア平均気温のimeシリーズ。 気象庁の観測所は濃い茶色で表示され、典型的なモデル(ACCESS1950-2005)からのシリーズは明るい紫色で未来に表示されます。 陰影は、過去の期間(灰色の陰影)と将来の期間(紫 - 高排出、青 - 中間、黄 - 低排出)のすべてのモデル間の広がりを表します。 投影の詳細については、NRM Tech Reportの1章を参照してください。(http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) オーストラリアの気候変動

オーストラリア独自の気候モデルであるオーストラリアの気候・地球システムシミュレーター(ACCESS)は、オーストラリアにとって重要なさまざまな気候機能の中でトップクラスのパフォーマンスを示す国内外のグループによって常に示されています。

ACCESSは、彼らの研​​究のパートナーシップを通じて気象とCSIROの局、オーストラリアの天気と気候研究センターが共同で開発しました。 これはオーストラリアの大学・環境局の支援を得て、英国気象庁と共同で開発しました。 ACCESSは、具体的には天気予報や気候シミュレーションの両方に使用されるように設計されています。

「気象モード」では、ACCESSは気象局がオーストラリアの気象予測を提供するために使用します。 ACCESSのおかげで、局の4日間の予測は、10年前の3日間の予測と同じくらい正確になりました。 海外の運営センターの予測と比較すると、ACCESSは世界でもトップクラスの業績を上げています。

ACCESSの「気候」バージョンは、最近の調整された国際気候変動実験と気候変動に関する政府間パネル(IPCC)の最近の5th評価報告書を支持して、オーストラリアによって提出された気候予測を生成するために使用された。

ACCESSは引き続き開発され、改良され、より詳細で正確な地球のコンポーネントシステムを包含し、モデリングします。

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著者について

プリカマルKamal Puri博士は、気象研究開発部門の地球システムモデリングプログラムの研究プログラムリーダーです。 Dr. Puriは、マンチェスター大学(英国)によって授与された物理学の博士号を取得しています。 プログラムリーダーとして、CSIROと協力して開発され、オーストラリアの大学の支援を受けて開発された完全結合地球システムモデルであるオーストラリアの気候と地球システムシミュレータ(ACCESS)の開発責任を負っています。

モイスアウレAurel Moiseは過去の11年に気象局のR&D支部に勤務するシニアリサーチサイエンティストです。 私の研究テーマには、気候の変動と変化

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