Entendendo os modelos que nos ajudam a prever as mudanças climáticas

Entendendo os modelos que nos ajudam a prever as mudanças climáticas

Como será o clima na próxima semana, na próxima temporada ou no final do século? Na ausência de uma segunda Terra para usar em um experimento, as simulações do clima global e do modelo climático são as únicas ferramentas que temos para responder a essas perguntas.

Ter acesso a essas informações é vital para a comunidade, o governo e as indústrias tomarem decisões informadas - isso inclui setores como turismo, gestão de recursos naturais, agricultura e serviços de emergência, para citar alguns.

O clima e o clima podem nunca ser completamente previsíveis, mas a ciência chegou agora o suficiente para que fôssemos mais confiantes quando se trata de saber se vai chover esta tarde e para projetar como o clima da Austrália pode parecer muitas décadas no futuro.

Também estamos ficando melhor em prever a próxima temporada ou dois, para que possamos estar mais preparado para responder aos extremos no tempo como ciclones, ondas de calor e chuvas e inundações que já impactam as comunidades australianas.


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Olhando para o futuro

Modelos gerais de circulação (também conhecidos como modelos climáticos globais) são construídos usando representações matemáticas do sistema dinâmico da Terra. Seus fundamentos são baseados nas leis da física, incluindo conservação de massa, energia e momentum. Esses modelos representam, em três dimensões, as circulações em larga escala da atmosfera e do oceano, como a progressão de sistemas de alta e baixa pressão e correntes oceânicas de larga escala. Os modelos também incluem a criosfera (neve e gelo do mar), bem como a superfície da terra.

Os modelos climáticos nos ajudam a entender nosso clima e clima atuais e também nos permitem considerar cenários futuros plausíveis de como o clima pode mudar. Eles geram simulações para nos dizer o que aconteceu ou o que pode acontecer sob uma variedade de cenários diferentes, como para concentrações de gases de efeito estufa.

Embora os modelos usados ​​para previsão meteorológica e aplicações climáticas compartilhem os mesmos fundamentos, eles são um pouco diferentes.

modelos de tempo são executados em maior "resolução" do território, e incorporar a mais recente conjunto de medições por satélite e terrestres usando métodos de assimilação de dados avançados. Isso define o ponto de partida a partir do qual o modelo prevê a evolução dos eventos climáticos ao longo da próxima semana ou assim.

Os modelos climáticos não procuram prever o “clima” exato em um determinado dia, meses ou anos à frente (o que é impossível), mas sim prever as “estatísticas” do clima (ou seja, o “clima”), como as condições médias, durante uma temporada ou tendências ao longo de décadas.

Enquanto os Modelos de Circulação Geral simulam processos do sistema terrestre de grande escala, existem alguns processos, como formação de nuvens e chuva, que ocorrem em escalas pequenas e dificultam a previsão de mudanças no sistema da Terra.

Apesar desses desafios, a melhoria contínua dos modelos (por exemplo, maior resolução, melhor representação de processos físicos e melhor uso de dados, principalmente de satélites) nas últimas três décadas melhorou nossa capacidade de prever o clima e fazer projeções climáticas.

Existem hoje mais de 40 modelos climáticos globais correr ao redor do mundo. Estes grupos de modelagem usar um conjunto comum de cenários de gases de efeito estufa e aerossóis, chamado Pathways Concentração representativos. Essa abordagem coordenada permite a comparação imediata de projeções entre as milhares de simulações de modelos para as quais os dados estão disponíveis.

Da mesma forma, os centros de previsão do tempo verificam as previsões meteorológicas diárias usando métricas definidas internacionalmente que permitem a comparação das previsões feitas pelos centros.

Os Caminhos de Concentração Representativos se dividem em três categorias:

  • alta: as emissões de gases com efeito de estufa continuam a aumentar ao longo do século 21 sem redução, com um declínio nos aerossóis

  • intermediário: pico de emissões de gases de efeito estufa, em seguida, declínio

  • baixo: as emissões de gases com efeito de estufa atingem um pico rapidamente e depois diminuem rapidamente para valores muito baixos (um forte caso de mitigação).

Não importa qual modelo ou cenário de gases de efeito estufa usamos, um sinal de aquecimento substancial e robusto é evidente nas projeções de clima futuro, maiores para cenários de alta emissão. Modelos também projetam diferenças no tempo e magnitude do aquecimento e uma série de mudanças na precipitação e outros elementos.

Então, ao invés de um único futuro climático, precisamos considerar uma gama de possíveis futuros.

Quais modelos são melhores?

Todos os modelos climáticos passam por uma avaliação rigorosa para determinar até que ponto podem representar o clima diário e o clima passado e atual.

Existem muitos testes realizados para avaliar o desempenho de um modelo climático. Por exemplo, os cientistas podem avaliar o quão bem o modelo simula o clima histórico (como a precipitação média australiana nos últimos anos 20), ou a capacidade do modelo de representar ou prever características específicas como o início das monções, El Niño ou os caminhos dos ciclones tropicais. .

Pesquisadores que investigam os efeitos das futuras mudanças climáticas podem decidir selecionar um subconjunto de modelos baseados no desempenho. No entanto, selecionar o “melhor” modelo ou subconjunto de modelos depende de qual medida de desempenho você usa.

Por exemplo, recente avaliação dos modelos climáticos para condições australianas mostrou que não existe um "subconjunto" fixo de modelos climáticos que podem representar todos os aspectos importantes do clima melhor do que simplesmente usar o conjunto completo de modelos disponíveis.

As projeções climáticas geralmente vêm com uma medida de confiança, baseada na compreensão física, na robustez das projeções do modelo e na consistência das projeções com tendências observadas ou mudanças passadas. O desempenho dos modelos climáticos em relação ao clima passado é um fator crítico para estabelecer nosso nível de confiança em futuras mudanças projetadas. As classificações de confiança fornecidas para as mais recentes projeções da Austrália são uma característica nova e útil de avaliar o alcance das mudanças projetadas no futuro clima da Austrália.

Modelo climático líder mundial da Austrália

modelo climático

Tsérie ime para temperatura média australiana para 1910 – 2090 como simulada nos modelos CMIP5, relativa à média 1950 – 2005. As observações do Bureau of Meteorology são mostradas em marrom espesso e uma série de um modelo típico (ACCESS1-0) é mostrada no futuro em roxo claro. O sombreamento representa o espalhamento entre todos os modelos para o período histórico (sombreamento cinza) e período futuro (emissões de alta púrpura; azul - intermediário; amarelo - baixas emissões). Para mais detalhes sobre as projeções, consulte o Capítulo 7 do relatório técnico NRM: (http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) Mudança Climática na Austrália

O modelo climático da própria Austrália, o Sistema Comunitário Australiano de Clima e Sistema Terrestre, ou ACCESS, é consistentemente demonstrado por grupos nacionais e internacionais como um dos modelos de melhor desempenho em uma série de características climáticas importantes para a Austrália.

ACESSO foi desenvolvido conjuntamente pela Agência de Meteorologia e CSIRO através da sua parceria de pesquisa, o Centro de Australian tempo e Pesquisa de Clima. Ele foi desenvolvido em colaboração com universidades australianas e do Met Office do Reino Unido com o apoio do Departamento do Meio Ambiente. ACCESS é projetado especificamente para ser usado tanto para previsão do tempo e simulação climática.

No modo “clima”, o ACCESS é usado pelo Bureau of Meteorology para fornecer as previsões meteorológicas da Austrália. Graças a ACCESS, a previsão de quatro dias da Mesa agora é tão precisa quanto a previsão de três dias há apenas dez anos. Comparações com previsões de centros operacionais no exterior mostram que o ACCESS está entre os modelos com melhor desempenho no mundo.

A versão “climática” do ACCESS foi usada para gerar projeções climáticas que foram submetidas pela Austrália a experimentos internacionais de mudança climática coordenados e em apoio ao recente 5th Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC).

O ACCESS continuará a ser desenvolvido e aprimorado, abrangendo e modelando os sistemas de componentes da Terra com mais detalhes e precisão.

A Conversação

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação
Leia o artigo original.

Sobre os Autores

puri kamalO Dr. Kamal Puri é o líder do Programa de Pesquisa do Programa de Modelagem de Sistemas Terrestres da seção de Pesquisa e Desenvolvimento de Serviços de Meteorologia. O Dr. Puri é doutor em Física pela Universidade de Manchester (Reino Unido). Como Líder do Programa, ele é responsável pelo desenvolvimento do Simulador do Sistema Comunitário de Clima e Terra da Austrália (ACCESS), que é um modelo de sistema terrestre totalmente acoplado desenvolvido em colaboração com o CSIRO e o apoio das universidades australianas.

Moise AurelAurel Moise é um cientista sênior de pesquisa que trabalha no departamento de P & D do Bureau of Meteorology nos últimos anos da 11. Meu interesse de pesquisa inclui vários tópicos capturados sob a bandeira da variabilidade climática e mudança

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