Hva blir været som neste uke, neste sesong, eller ved slutten av århundret? I mangel av en annen jord å bruke i et eksperiment, er globale vær- og klimamodell-simuleringer det eneste verktøyet vi må svare på disse spørsmålene.

Å ha tilgang til denne informasjonen er viktig for samfunnet, myndighetene og næringene for å ta informerte beslutninger - dette inkluderer sektorer som turisme, naturressursforvaltning, landbruk og beredskapstjenester for å nevne noen få.

Vær og klima kan aldri være helt forutsigbare, men vitenskapen er nå kommet langt nok for at vi skal være mer sikre når det gjelder å vite om det vil regne i ettermiddag og for å projisere hva Australias klima kan se ut som mange tiår i fremtiden.

Vi blir også bedre til å forutse neste sesong eller to, slik at vi kan være mer forberedt på å reagere på ekstremer i vær som sykloner, varmebølger og oversvømmelsesregner som allerede påvirker australske samfunn.

{vimeo}119920008{/vimeo}

Ser fremover

Generelle sirkulasjonsmodeller (også referert til som globale klimamodeller) er bygget ved hjelp av matematiske representasjoner av det dynamiske jordsystemet. Deres grunnleggende er basert på fysikkloven, herunder bevaring av masse, energi og fart. Disse modellene representerer, i tre dimensjoner, de store sirkulasjonene i atmosfæren og havet, som for eksempel høytrykks- og lavtrykkssystemer og store havstrømmer. Modeller inkluderer også kryosfæren (snø og sjøis) samt jordoverflaten.

Klimamodeller hjelper oss med å forstå dagens klima og vær, og lar oss også vurdere mulige fremtidsscenarier om hvordan klimaet kan endres. De genererer simuleringer for å fortelle hva som skjedde eller hva som kan skje under en rekke forskjellige scenarier, for eksempel for konsentrasjoner av klimagasser.

Selv om modeller som brukes til værmeldinger og klimaapplikasjoner deler de samme grunnleggende, er de litt annerledes.

Værmodellene kjøres på høyere romlig "oppløsning", og inneholder det aller nyeste settet med satellitt og jordmålinger ved hjelp av avanserte dataassimileringsmetoder. Dette definerer utgangspunktet som modellen forutser utviklingen av værforhold i løpet av neste uke eller så.

Klimamodellene forsøker ikke å prognose det eksakte "været" på en bestemt dag måneder eller år framover (som er umulig), men heller forutsi "statistikken" av været (dvs. "klimaet"), som for eksempel de gjennomsnittlige forholdene, over en sesong eller trender over tiår.

Mens generelle sirkulasjonsmodeller simulerer storskala jordsystemprosesser, er det noen prosesser som skyformasjon og nedbør som forekommer i små skalaer og gjør endringer i jordsystemet vanskelig å forutsi perfekt.

Til tross for disse utfordringene har kontinuerlig forbedring av modeller (f.eks. Høyere oppløsning, bedre representasjon av fysiske prosesser og bedre bruk av data spesielt fra satellitter) de siste tre tiårene forbedret vår evne til å forutsi vær og fremstille klimaprognoser.

Det er nå over 40 globale klimamodeller som kjører rundt i verden. Disse modelleringsgruppene bruker et felles sett med klimagasser og aerosol-scenarier, kalt Representative konsentrasjonsveier. Denne samordnede tilnærmingen tillater klar sammenligning av fremskrivninger på tvers av de mange tusen modellmodulasjonene for hvilke data som er tilgjengelige.

På samme måte verifiserer værmeldingssentre daglige værmeldinger ved hjelp av internasjonalt definerte beregninger som gjør det mulig å sammenligne forutsigelser fra sentrene.

Representative konsentrasjonsbaner faller inn i tre kategorier:

• høyt: klimagassutslippene fortsetter å stige over det 21ste århundre uten reduksjon, med en nedgang i aerosoler

• mellomprodukt: klimagassutslipp topp deretter nedgang

• lavt: klimagassutslippene springer raskt og senker raskt til svært lave verdier (et sterkt begrensende tilfelle).

Uansett hvilken modell eller klimagass scenario vi bruker, er et betydelig og robust oppvarmingssignal tydelig i prognosene for fremtidig klima, større for høye utslippsscenarier. Modeller projiser også forskjeller i tid og omfang av oppvarming og en rekke endringer i nedbør og andre elementer.

Så i stedet for en enkelt klima fremtid, må vi vurdere en rekke mulige futures.

Hvilke modeller er best?

Alle klimamodeller går gjennom streng evaluering for å bestemme i hvilken grad de kan representere det daglige været, og tidligere og nåværende klima.

Det er mange tester utført for å vurdere en klimamodells ytelse. For eksempel kan forskere vurdere hvor godt modellen simulerer historisk klima (for eksempel gjennomsnittlig australsk nedbør i løpet av de siste 20-årene), eller modellens evne til å representere eller forutsi spesifikke funksjoner som monsunstart, El Niño eller stiene til tropiske sykloner .

Forskere som undersøker virkningen av fremtidige klimaendringer, kan bestemme seg for å velge et delsett av modeller basert på ytelse. Men å velge "best" modell eller delmengde av modeller, avhenger av hvilket ytelsesmål du bruker.

For eksempel viste nylig vurdering av klimamodeller for australske forhold at det ikke finnes noen fast "delmengde" av klimamodeller som kan representere alle viktige aspekter av klima bedre enn bare å bruke det komplette settet av tilgjengelige modeller.

Klimafremskrivninger kommer ofte med et mål på selvtillit, basert på fysisk forståelse, robusthet av modellprojeksjoner og konsistens av fremskrivninger med observerte trender eller tidligere endringer. Klimamodellens ytelse med hensyn til tidligere klima er en kritisk faktor for å etablere vårt nivå av tillit til fremtidige projiserte endringer. Tillitsverdiene for Australias nyeste fremskrivninger er en ny og nyttig funksjon for å vurdere omfanget av projiserte endringer i Australias fremtidige klima.

Australias verdensledende klimamodell

Time-serien for australsk gjennomsnittstemperatur for 1910-2090 som simulert i CMIP5-modeller, i forhold til 1950-2005-gjennomsnittet. Bureau of Meteorology observasjoner er vist i tykk brun og en serie fra en typisk modell (ACCESS1-0) vises i fremtiden i lys lilla. Skyggen representerer spredningen blant alle modellene for den historiske perioden (grå skygging) og fremtidig periode (lilla høye utslipp, blå - mellomliggende, gul-lave utslipp). For ytterligere detaljer om fremskrivninger, se kapittel 7 i NRM Tech Report: (http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) Klimaendring i Australia

Australias egen klimamodell, det australske fellesskapets klima og jordsystemsimulator, eller ACCESS, blir konsekvent vist av nasjonale og internasjonale grupper for å være blant de mest effektive modellene på tvers av en rekke klimategenskaper som er viktige for Australia.

ACCESS ble utviklet i fellesskap av Bureau of Meteorology og CSIRO gjennom sitt forskningspartnerskap, The Center for Australian Weather and Climate Research. Det ble utviklet i samarbeid med australske universiteter og UK Met Office med støtte fra Department of Environment. Tilgang er spesielt utviklet for både værvarsel og klimasimulering.

I "Weather Mode" er ACCESS brukt av Bureau of Meteorology for å gi Australias værmeldinger. Takket være tilgang er presidiets fire dagers prognose nå like nøyaktig som tre-dagers prognosen var for bare ti år siden. Sammenligning med prognoser fra oversjøiske operasjonelle sentre viser at ACCESS er blant de beste utøvende modellene i verden.

Klimatilpasset versjon av ACCESS ble brukt til å generere klimaprognoser som ble sendt av Australia til nylige koordinert internasjonale klimaforandringseksperimenter og til støtte for den nylige 5th Assessment Report fra Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).

Tilgang vil fortsette å utvikles og forbedres, omfatte og modellere jordens komponentsystemer med større detalj og presisjon.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation
Les opprinnelige artikkelen.

Om forfatterne

Dr Kamal Puri er forskningsprogramleder for Earth System Modeling Programmet på Avdeling for Meteorologi Research and Development. Dr Puri har en doktorgrad i fysikk utstedt av University of Manchester (UK). Som programleder har han ansvaret for utviklingen av det australske fellesskapets klima- og jordsystemsimulator (ACCESS) som er en helkoblet jordsystemmodell utviklet i samarbeid med CSIRO og støtte fra australske universiteter.

Aurel Moise er seniorforsker som jobber i FoU-avdelingen ved Bureau of Meteorology de siste 11 årene. Forskningsinteressen min inkluderer forskjellige emner fanget under banneret om klimavariabilitet og endring