สภาพอากาศจะเป็นอย่างไรในสัปดาห์หน้า ฤดูกาลหน้า หรือปลายศตวรรษ ในกรณีที่ไม่มีโลกที่สองที่จะใช้ในการทดลอง การจำลองสภาพอากาศและสภาพอากาศทั่วโลกเป็นเครื่องมือเดียวที่เราต้องตอบคำถามเหล่านี้

การเข้าถึงข้อมูลนี้มีความสำคัญต่อชุมชน รัฐบาล และอุตสาหกรรมในการตัดสินใจอย่างมีข้อมูล ซึ่งรวมถึงภาคส่วนต่างๆ เช่น การท่องเที่ยว การจัดการทรัพยากรธรรมชาติ การเกษตร และบริการฉุกเฉิน เป็นต้น

สภาพอากาศและสภาพอากาศอาจไม่สามารถคาดเดาได้อย่างสมบูรณ์ แต่ตอนนี้วิทยาศาสตร์มาไกลพอที่เราจะมั่นใจมากขึ้นเมื่อรู้ว่าฝนจะตกในบ่ายวันนี้หรือไม่และคาดการณ์ว่าสภาพอากาศของออสเตรเลียจะมีลักษณะอย่างไรในอีกหลายทศวรรษข้างหน้า

นอกจากนี้ เรายังคาดการณ์ฤดูกาลหน้าหรือสองฤดูกาลได้ดียิ่งขึ้น เพื่อให้สามารถเตรียมพร้อมรับมือกับสภาพอากาศสุดขั้ว เช่น พายุไซโคลน คลื่นความร้อน และฝนที่ท่วมท้นที่ส่งผลกระทบต่อชุมชนในออสเตรเลียอยู่แล้ว

{vimeo}119920008{/vimeo}

มองไปข้างหน้า

แบบจำลองการไหลเวียนทั่วไป (เรียกอีกอย่างว่าแบบจำลองสภาพภูมิอากาศโลก) สร้างขึ้นโดยใช้การแทนค่าทางคณิตศาสตร์ของระบบโลกแบบไดนามิก พื้นฐานของพวกมันอยู่บนพื้นฐานของกฎฟิสิกส์ รวมถึงการอนุรักษ์มวล พลังงาน และโมเมนตัม โมเดลเหล่านี้แสดงถึงการหมุนเวียนขนาดใหญ่ของบรรยากาศและมหาสมุทรในสามมิติ เช่น ความก้าวหน้าของระบบความกดอากาศสูงและต่ำ และกระแสน้ำในมหาสมุทรขนาดใหญ่ โมเดลยังรวมถึงไครโอสเฟียร์ (หิมะและน้ำแข็งในทะเล) เช่นเดียวกับพื้นผิวดิน

แบบจำลองสภาพภูมิอากาศช่วยให้เราเข้าใจสภาพอากาศและสภาพอากาศในปัจจุบันของเรา และยังช่วยให้เราพิจารณาสถานการณ์ในอนาคตที่เป็นไปได้ว่าสภาพอากาศอาจเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร พวกเขาสร้างการจำลองเพื่อบอกเราว่าเกิดอะไรขึ้นหรืออาจเกิดอะไรขึ้นภายใต้สถานการณ์ต่างๆ เช่น ความเข้มข้นของก๊าซเรือนกระจก

แม้ว่าแบบจำลองที่ใช้สำหรับการพยากรณ์อากาศและการใช้งานสภาพอากาศจะมีพื้นฐานเหมือนกัน แต่ก็แตกต่างกันเล็กน้อย

แบบจำลองสภาพอากาศทำงานที่ "ความละเอียด" เชิงพื้นที่ที่สูงขึ้น และรวมชุดดาวเทียมและการวัดภาคพื้นดินล่าสุดโดยใช้วิธีการดูดซับข้อมูลขั้นสูง สิ่งนี้กำหนดจุดเริ่มต้นซึ่งตัวแบบคาดการณ์วิวัฒนาการของเหตุการณ์สภาพอากาศในสัปดาห์หน้าหรือประมาณนั้น

แบบจำลองสภาพภูมิอากาศไม่ได้พยายามคาดการณ์ "สภาพอากาศ" ที่แน่นอนในวันใดเดือนหนึ่งหรือหลายปีข้างหน้า (ซึ่งเป็นไปไม่ได้) แต่ให้คาดการณ์ "สถิติ" ของสภาพอากาศ (เช่น "สภาพภูมิอากาศ") เช่น สภาพเฉลี่ย ตามฤดูกาลหรือตามกระแสตลอดหลายทศวรรษ

แม้ว่า General Circulation Models จะจำลองกระบวนการขนาดใหญ่ของระบบ Earth ก็ตาม แต่ก็มีบางกระบวนการ เช่น การก่อตัวของเมฆและปริมาณน้ำฝน ซึ่งเกิดขึ้นในระดับขนาดเล็กและทำให้การเปลี่ยนแปลงในระบบ Earth คาดเดาได้ยาก

แม้จะมีความท้าทายเหล่านี้ การปรับปรุงแบบจำลองอย่างต่อเนื่อง (เช่น ความละเอียดที่สูงขึ้น การแสดงกระบวนการทางกายภาพที่ดีขึ้น และการใช้ข้อมูลที่ดีขึ้นโดยเฉพาะจากดาวเทียม) ในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมาได้ปรับปรุงความสามารถในการคาดการณ์สภาพอากาศและการคาดการณ์สภาพอากาศของเรา

ขณะนี้มีแบบจำลองสภาพภูมิอากาศทั่วโลกมากกว่า 40 แบบที่ดำเนินการอยู่ทั่วโลก กลุ่มแบบจำลองเหล่านี้ใช้ชุดสถานการณ์ก๊าซเรือนกระจกและละอองลอยทั่วไปที่เรียกว่า เส้นทางสู่ความเข้มข้นแทน. วิธีการประสานงานนี้ช่วยให้สามารถเปรียบเทียบการฉายภาพพร้อมการจำลองแบบจำลองหลายพันแบบที่มีข้อมูลได้

ในทำนองเดียวกัน ศูนย์พยากรณ์อากาศจะตรวจสอบการพยากรณ์อากาศรายวันโดยใช้เมตริกที่กำหนดไว้ในระดับสากล ซึ่งช่วยให้สามารถเปรียบเทียบการคาดการณ์ที่ทำโดยศูนย์ได้

เส้นทางความเข้มข้นของตัวแทนแบ่งออกเป็นสามประเภท:

• สูง: การปล่อยก๊าซเรือนกระจกยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในศตวรรษที่ 21 โดยไม่มีการลดปริมาณละอองลอย

• ระดับกลาง: การปล่อยก๊าซเรือนกระจกสูงสุดแล้วลดลง

• ต่ำ: การปล่อยก๊าซเรือนกระจกสูงสุดอย่างรวดเร็ว จากนั้นลดลงอย่างรวดเร็วจนถึงค่าที่ต่ำมาก (กรณีการบรรเทาผลกระทบที่รุนแรง)

ไม่ว่าเราจะใช้แบบจำลองหรือสถานการณ์ก๊าซเรือนกระจกแบบใด สัญญาณภาวะโลกร้อนที่หนักแน่นและชัดเจนจะเห็นได้ชัดในการคาดคะเนสภาพภูมิอากาศในอนาคต ซึ่งใหญ่ขึ้นสำหรับสถานการณ์การปล่อยก๊าซเรือนกระจกสูง แบบจำลองยังแสดงความแตกต่างของเวลาและขนาดของภาวะโลกร้อน รวมถึงการเปลี่ยนแปลงของปริมาณน้ำฝนและองค์ประกอบอื่นๆ

ดังนั้น เราต้องพิจารณาอนาคตที่เป็นไปได้ต่างๆ มากกว่าที่จะเป็นหนึ่งเดียวในอนาคต

รุ่นไหนดีที่สุด?

แบบจำลองสภาพภูมิอากาศทั้งหมดต้องผ่านการประเมินอย่างเข้มงวดเพื่อกำหนดขอบเขตที่สามารถแสดงถึงสภาพอากาศในแต่ละวัน รวมทั้งสภาพอากาศในอดีตและปัจจุบัน

มีการทดสอบหลายอย่างเพื่อประเมินประสิทธิภาพของแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์สามารถประเมินว่าแบบจำลองนั้นจำลองสภาพอากาศในอดีตได้ดีเพียงใด (เช่น ปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยของออสเตรเลียในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา) หรือความสามารถของแบบจำลองในการแสดงหรือทำนายลักษณะเฉพาะ เช่น มรสุมที่เริ่มต้น เอลนีโญ หรือเส้นทางของพายุหมุนเขตร้อน .

นักวิจัยที่ตรวจสอบผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในอนาคตอาจตัดสินใจเลือกชุดย่อยของแบบจำลองตามประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม การเลือกรุ่น "ดีที่สุด" หรือชุดย่อยของรุ่นจะขึ้นอยู่กับการวัดประสิทธิภาพที่คุณใช้

ตัวอย่างเช่น การประเมินแบบจำลองสภาพภูมิอากาศสำหรับสภาพของออสเตรเลียเมื่อเร็วๆ นี้พบว่าไม่มี "ส่วนย่อย" ของแบบจำลองสภาพภูมิอากาศที่สามารถแสดงถึงแง่มุมที่สำคัญทั้งหมดของสภาพภูมิอากาศได้ดีกว่าการใช้แบบจำลองที่มีอยู่ทั้งหมด

การคาดคะเนสภาพภูมิอากาศมักมาพร้อมกับการวัดความเชื่อมั่น โดยอิงจากความเข้าใจทางกายภาพ ความแข็งแกร่งของการคาดการณ์แบบจำลอง และความสอดคล้องของการคาดการณ์กับแนวโน้มที่สังเกตได้หรือการเปลี่ยนแปลงในอดีต ประสิทธิภาพของแบบจำลองสภาพภูมิอากาศที่เกี่ยวกับสภาพอากาศในอดีตเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดระดับความเชื่อมั่นของเราต่อการเปลี่ยนแปลงที่คาดการณ์ไว้ในอนาคต การจัดอันดับความเชื่อมั่นที่ให้ไว้สำหรับการคาดการณ์ล่าสุดของออสเตรเลียเป็นคุณลักษณะที่แปลกใหม่และมีประโยชน์ในการประเมินช่วงการเปลี่ยนแปลงที่คาดการณ์ไว้ในสภาพอากาศในอนาคตของออสเตรเลีย

โมเดลภูมิอากาศชั้นนำของโลกของออสเตรเลีย

Tอนุกรม ime สำหรับอุณหภูมิเฉลี่ยของออสเตรเลียในปี 1910–2090 โดยจำลองในแบบจำลอง CMIP5 เทียบกับค่าเฉลี่ย 1950–2005 สำนักอุตุนิยมวิทยาแสดงเป็นสีน้ำตาลหนา และชุดจากแบบจำลองทั่วไป (ACCESS1-0) จะแสดงเป็นสีม่วงอ่อนในอนาคต การแรเงาแสดงถึงการแพร่กระจายในบรรดารุ่นทั้งหมดสำหรับช่วงเวลาประวัติศาสตร์ (การแรเงาสีเทา) และยุคอนาคต (การปล่อยมลพิษสูงสีม่วง สีฟ้า - ระดับกลาง สีเหลือง - การปล่อยมลพิษต่ำ) สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการคาดการณ์ โปรดดูบทที่ 7 ของ NRM Tech Report: (http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในออสเตรเลีย

แบบจำลองสภาพภูมิอากาศของออสเตรเลียเอง Australian Community Climate and Earth System Simulator หรือ ACCESS ได้รับการแสดงให้เห็นอย่างสม่ำเสมอโดยกลุ่มประเทศและนานาชาติว่าเป็นหนึ่งในแบบจำลองที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในทุกลักษณะภูมิอากาศที่สำคัญสำหรับออสเตรเลีย

ACCESS ได้รับการพัฒนาร่วมกันโดยสำนักอุตุนิยมวิทยาและ CSIRO ผ่านความร่วมมือด้านการวิจัยที่ศูนย์วิจัยสภาพอากาศและภูมิอากาศของออสเตรเลีย ได้รับการพัฒนาร่วมกับมหาวิทยาลัยในออสเตรเลียและ UK Met Office โดยได้รับการสนับสนุนจากกระทรวงสิ่งแวดล้อม ACCESS ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อใช้สำหรับการพยากรณ์อากาศและการจำลองสภาพอากาศ

ใน "โหมดสภาพอากาศ" ACCESS จะใช้โดยสำนักอุตุนิยมวิทยาเพื่อให้พยากรณ์อากาศของออสเตรเลีย ต้องขอบคุณ ACCESS ทำให้การพยากรณ์สี่วันของสำนักในขณะนี้แม่นยำเท่ากับการพยากรณ์สามวันเมื่อสิบปีที่แล้ว การเปรียบเทียบกับการคาดการณ์จากศูนย์ปฏิบัติการในต่างประเทศแสดงให้เห็นว่า ACCESS เป็นหนึ่งในโมเดลที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในโลก

ACCESS เวอร์ชัน "สภาพภูมิอากาศ" ถูกใช้เพื่อสร้างการคาดการณ์สภาพอากาศที่ออสเตรเลียส่งมาเพื่อการทดลองเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศระหว่างประเทศที่มีการประสานงานล่าสุด และเพื่อสนับสนุนรายงานการประเมินฉบับที่ 5 ล่าสุดของคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (IPCC)

ACCESS จะยังคงได้รับการพัฒนาและปรับปรุงต่อไป ครอบคลุมและสร้างแบบจำลองระบบส่วนประกอบของโลกด้วยรายละเอียดและความแม่นยำที่มากขึ้น

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา
อ่าน บทความต้นฉบับ.

เกี่ยวกับผู้แต่ง

ดร.กมล ปุริ หัวหน้าโครงการวิจัยโครงการสร้างแบบจำลองระบบโลก สำนักวิจัยและพัฒนาอุตุนิยมวิทยา Dr Puri สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกสาขาฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ (สหราชอาณาจักร) ในฐานะหัวหน้าโครงการ เขามีหน้าที่รับผิดชอบในการพัฒนา Australian Community Climate and Earth System Simulator (ACCESS) ซึ่งเป็นแบบจำลองระบบโลกที่พัฒนาร่วมกับ CSIRO และการสนับสนุนจากมหาวิทยาลัยในออสเตรเลีย

Aurel Moise เป็นนักวิทยาศาสตร์วิจัยอาวุโสที่ทำงานในสาขา R&D ที่สำนักอุตุนิยมวิทยาในช่วง 11 ปีที่ผ่านมา งานวิจัยที่สนใจของฉันประกอบด้วยหัวข้อต่างๆ ที่อยู่ภายใต้ความแปรปรวนของสภาพอากาศและการเปลี่ยนแปลง