Comprender los modelos que nos ayudan a predecir el cambio climático

Comprender los modelos que nos ayudan a predecir el cambio climático

¿Cómo será el clima la próxima semana, la próxima temporada o hacia fines de siglo? En ausencia de una segunda Tierra para usar en un experimento, las simulaciones del clima global y del modelo climático son las únicas herramientas que tenemos para responder estas preguntas.

Tener acceso a esta información es vital para la comunidad, el gobierno y las industrias para tomar decisiones informadas; esto incluye sectores como el turismo, la gestión de los recursos naturales, la agricultura y los servicios de emergencia, por nombrar algunos.

El tiempo y el clima tal vez nunca sean completamente predecibles, pero la ciencia ha llegado lo suficientemente lejos como para que tengamos más confianza a la hora de saber si lloverá esta tarde y para proyectar cómo será el clima de Australia en muchas décadas en el futuro.

También estamos mejorando en la predicción de la próxima temporada o dos, por lo que podemos estar más preparados para responder a los extremos con un tiempo como ciclones, olas de calor y las lluvias torrenciales que ya afectan a las comunidades australianas.

Mirando hacia el futuro

Los Modelos de Circulación General (también conocidos como modelos climáticos globales) se construyen usando representaciones matemáticas del sistema dinámico de la Tierra. Sus fundamentos se basan en las leyes de la física, incluida la conservación de la masa, la energía y el impulso. Estos modelos representan, en tres dimensiones, las circulaciones a gran escala de la atmósfera y el océano, como la progresión de los sistemas de alta y baja presión y las corrientes oceánicas a gran escala. Los modelos también incluyen la criosfera (nieve y hielo marino) y la superficie terrestre.

Los modelos climáticos nos ayudan a comprender nuestro clima y clima actuales, y también nos permiten considerar escenarios futuros plausibles sobre cómo podría cambiar el clima. Generan simulaciones para contarnos lo que sucedió o lo que podría ocurrir en una variedad de escenarios diferentes, como en el caso de las concentraciones de gases de efecto invernadero.


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Aunque los modelos utilizados para la predicción del clima y las aplicaciones climáticas comparten los mismos fundamentos, son un poco diferentes.

modelos meteorológicos se ejecutan en mayor "resolución" espacial, e incorporan la última serie de mediciones satelitales y terrestres que utilizan métodos de asimilación de datos avanzados. Esto define el punto de partida para que el modelo predice la evolución de los fenómenos meteorológicos durante la próxima semana o así.

Los modelos climáticos no pretenden pronosticar el "clima" exacto en un día en particular dentro de meses o años (lo cual es imposible), sino más bien predecir las "estadísticas" del clima (es decir, el "clima"), como las condiciones promedio, durante una temporada o tendencias durante décadas.

Mientras que los Modelos de Circulación General simulan procesos del sistema de la Tierra a gran escala, hay algunos procesos, como la formación de nubes y la lluvia, que ocurren a escalas pequeñas y hacen que los cambios en el sistema de la Tierra sean difíciles de predecir perfectamente.

A pesar de estos desafíos, la mejora continua de los modelos (por ejemplo, mayor resolución, mejor representación de los procesos físicos y mejor uso de datos, particularmente de los satélites) en las últimas tres décadas ha mejorado nuestra capacidad de predecir el clima y hacer proyecciones climáticas.

Actualmente hay más de 40 modelos climáticos globales se ejecutan en todo el mundo. Estos grupos utilizan para modelar un conjunto común de escenarios de gases de efecto invernadero y aerosoles, llamado Rutas de concentración representativas. Este enfoque coordinado permite una comparación fácil de las proyecciones a través de los miles de simulaciones de modelos para las cuales hay datos disponibles.

Del mismo modo, los centros de predicción meteorológica verifican las predicciones meteorológicas diarias utilizando métricas definidas internacionalmente que permiten una comparación fácil de las predicciones realizadas por los centros.

Los senderos de concentración representativos se dividen en tres categorías:

  • alto: las emisiones de gases de efecto invernadero continúan aumentando durante el 21 siglo sin reducción, con una disminución de los aerosoles

  • intermedio: las emisiones de gases de efecto invernadero alcanzan un pico y luego disminuyen

  • bajo: las emisiones de gases de efecto invernadero alcanzan su punto máximo rápidamente y luego disminuyen rápidamente a valores muy bajos (un fuerte caso de mitigación).

No importa qué modelo o escenario de gases de efecto invernadero utilicemos, una señal de calentamiento sustancial y robusta es evidente en las proyecciones del clima futuro, más grande para los escenarios de altas emisiones. Los modelos también proyectan diferencias en el tiempo y la magnitud del calentamiento y un rango de cambios en la lluvia y otros elementos.

Entonces, en lugar de un único futuro climático, debemos considerar un rango de futuros posibles.

¿Qué modelos son los mejores?

Todos los modelos climáticos pasan por una evaluación rigurosa para determinar en qué medida pueden representar el clima diario y el clima pasado y actual.

Hay muchas pruebas realizadas para evaluar el rendimiento de un modelo climático. Por ejemplo, los científicos pueden evaluar qué tan bien simula el modelo el clima histórico (como el promedio de las precipitaciones australianas en los últimos años 20) o la capacidad del modelo para representar o predecir características específicas como el inicio del monzón, El Niño o las rutas de los ciclones tropicales .

Los investigadores que investigan los efectos del cambio climático futuro podrían decidir seleccionar un subconjunto de modelos en función del rendimiento. Sin embargo, seleccionar el "mejor" modelo o subconjunto de modelos depende de la medida de rendimiento que utilice.

Por ejemplo, la reciente evaluación de los modelos climáticos para las condiciones de Australia mostró que no hay fijo "subconjunto" de los modelos climáticos que pueden representar todos los aspectos importantes del clima mejor que el simple uso de la totalidad de los modelos disponibles.

Las proyecciones climáticas a menudo vienen con una medida de confianza, basada en la comprensión física, la solidez de las proyecciones del modelo y la consistencia de las proyecciones con las tendencias observadas o los cambios del pasado. El desempeño de los modelos climáticos con respecto al clima pasado es un factor crítico para establecer nuestro nivel de confianza en los cambios proyectados en el futuro. Las clasificaciones de confianza proporcionadas para las últimas proyecciones de Australia son una característica novedosa y útil para evaluar el rango de cambios proyectados en el clima futuro de Australia.

Modelo Climático Líder Mundial de Australia

modelo climático

Tserie IME para la temperatura media de Australia para 1910-2090 como se simuló en los modelos CMIP5, en relación con la media de 1950-2005. Las observaciones de la Oficina de Meteorología se muestran en marrón grueso y una serie de un modelo típico (ACCESS1-0) se muestran en el futuro en color púrpura claro. El sombreado representa la dispersión entre todos los modelos para el período histórico (sombreado gris) y el período futuro (emisiones altas violeta, azul - intermedio, amarillo - bajas emisiones). Para obtener más detalles sobre las proyecciones, consulte el Capítulo 7 del Informe técnico de NRM: (http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) Cambio climático en Australia

El modelo climático propio de Australia, el Simulador del Sistema de la Tierra y el Clima de la Comunidad Australiana, o ACCESS, es mostrado constantemente por grupos nacionales e internacionales como uno de los modelos de mayor rendimiento en toda una gama de características climáticas importantes para Australia.

ACCESO fue desarrollado conjuntamente por la Oficina de Meteorología y CSIRO a través de su asociación de investigación, el Centro de Investigación de Australia del tiempo y clima. Ha sido desarrollado en colaboración con las Universidades de Australia y la Meteorológico del Reino Unido con el apoyo del Departamento de Medio Ambiente. ACCESO está diseñado específicamente para ser utilizado tanto para la predicción del tiempo y la simulación del clima.

En el "modo meteorológico", la Oficina de Meteorología utiliza el ACCESS para proporcionar las previsiones meteorológicas de Australia. Gracias a ACCESS, el pronóstico de cuatro días de la Oficina ahora es tan preciso como el pronóstico de tres días fue hace diez años. Las comparaciones con las previsiones de los centros operativos en el extranjero muestran que ACCESS está entre los mejores modelos del mundo.

La versión "climática" de ACCESS se utilizó para generar proyecciones climáticas que Australia presentó a los últimos experimentos coordinados internacionales sobre cambio climático y en apoyo del reciente 5th Assessment Report del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC).

Se continuará desarrollando y mejorando ACCESS, abarcando y modelando los sistemas componentes de la Tierra con mayor detalle y precisión.

La conversación

Este artículo se publicó originalmente el La conversación
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Acerca de los Autores

Puri KamalEl Dr. Kamal Puri es el Líder del Programa de Investigación del Programa de Modelado del Sistema Tierra en la sección de Investigación y Desarrollo de la Meteorología. El Dr. Puri tiene un doctorado en Física otorgado por la Universidad de Manchester (Reino Unido). Como líder del programa, tiene la responsabilidad del desarrollo del simulador del sistema de clima y tierra de la comunidad australiana (ACCESS), que es un modelo de sistema de tierra totalmente acoplado desarrollado en colaboración con CSIRO y con el apoyo de las universidades australianas.

Moise AurelAurel Moise es un investigador científico principal que trabaja en la rama de I + D en la Oficina de Meteorología durante los últimos años 11. Mi interés de investigación incluye varios temas capturados bajo la bandera de la variabilidad y el cambio climático

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