İklim modellemesi ve tahmini nasıl geliştirilir


Kredi bilgileri: Pixabay / CC0 Public Domain

Sonuçları detaylı olarak bilmeden Dünya sistemini daha önce görülmemiş bir hızla değiştiriyoruz. Giderek daha ayrıntılı, fizik tabanlı modeller sürekli olarak gelişiyor, ancak devam eden belirsizlikler hakkında derinlemesine bir anlayış hala eksik. İki ana zorluk, modellerde gerekli miktarda detay elde etmek ve antropojenik karbondioksitin iklimin doğal, doğal değişkenliğini nasıl bozduğunu doğru bir şekilde tahmin etmektir. Bu engellerin her ikisinin de üstesinden gelmenin bir yolu, şu anda yayınlanan kapsamlı bir incelemede ortaya konmaktadır. Modern Fizik Yorumları EU Horizon 2020 iklim bilimleri projesi TiPES’den Michael Ghil ve Valerio Lucarini tarafından.


“Sadece daha büyük ve daha büyük modellere güvenmenin geleneksel yaklaşımından çok daha etkili iklim simülasyonları gerçekleştirmek için fikirler öneriyoruz ve bu modellerden çok daha yüksek tahmin gücünde çok daha fazla bilgiyi nasıl çıkaracağımızı gösteriyoruz. Orijinal ve yapılmakta olan bir çok şeyden çok daha etkili bir yol, “diyor Valerio Lucarini, İngiltere Reading Üniversitesi’nde ve Almanya Hamburg Üniversitesi Meteoroloji Enstitüsü CEN’de matematik ve istatistik profesörü.

Bu tür bir yaklaşıma acilen ihtiyaç vardır, çünkü mevcut iklim modelleri genellikle iki önemli görevi yerine getirmekte başarısız olmaktadır. İlk olarak, karbondioksitin (CO) iki katına çıkmasından sonra yüzeydeki ortalama küresel sıcaklığın belirlenmesindeki belirsizliği azaltamazlar.2) atmosferde. Bu sayıya denge iklim hassasiyeti denir ve 1979’da 1,5 ila 4 santigrat derece olarak hesaplanmıştır. O zamandan beri belirsizlik arttı. Bugün, sayısal modellerde onlarca yıllık gelişmeye ve aynı dönemde hesaplama gücünde büyük kazançlara rağmen 1.5 ila 6 derecedir.

İkincisi, iklim modelleri, bir alt sistem, yani bir deniz akımı, bir buz tabakası, bir manzara, bir eko sistemi aniden ve geri dönülmez bir şekilde bir eyaletten diğerine geçtiğinde ortaya çıkan devrilme noktalarını tahmin etmek için mücadele eder. Bu tür olaylar tarihsel kayıtlarda iyi belgelenmiştir ve modern toplumlar için büyük bir tehdit oluşturmaktadır. Yine de, IPCC değerlendirmelerinin dayandığı üst düzey iklim modelleri tarafından öngörülmemektedir.

Bu zorluklar, çoğu yüksek çözünürlüklü iklim hesaplamasında kullanılan matematiksel metodolojinin, deterministik olarak kaotik davranışı veya zamana bağlı zorlamanın varlığında ilişkili belirsizlikleri yeterince üretmediği gerçeğine dayanmaktadır.

Kaotik davranışlar Dünya sistemine özgüdür, çünkü birçok fiziksel, kimyasal, jeolojik ve biyolojik süreç, bulut oluşumu, sedimantasyon, ayrışma, okyanus akıntıları, rüzgar modelleri, nem, fotosentez vb. sistem esas olarak zaman içinde doğal olarak değişen güneş radyasyonu tarafından zorlanır, aynı zamanda atmosferdeki antropojenik değişikliklerle de zorlanır. Böylece, Dünya sistemi oldukça karmaşıktır, deterministik olarak kaotiktir, stokastik olarak bozulur ve asla dengede değildir.

Ecole profesörü Michael Ghil, “Yaptığımız şey, esasen deterministik kaosu, iklim sisteminin her türlü zorlamaya, deterministik hem de stokastik tepkilere karar vermesi için araçlar sağlayan çok daha genel bir matematiksel çerçeveye genişletmektir.” Normale Supérieure ve PSL Üniversitesi, Paris, Fransa ve Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles, ABD.

Temel fikirler o kadar yeni değil. Teori onlarca yıl önce geliştirildi, ancak iklim modellerinde uygulanabilmesi için uzmanlar arasında multidisipliner işbirliği gerektiren çok zor bir matematik teorisidir. Bu tür disiplinlerarası yaklaşımlar, iklim bilimleri topluluğunun yanı sıra uygulamalı matematik, teorik fizik ve dinamik sistemler teorisi uzmanlarını da içeren yavaş yavaş ortaya çıkmaktadır. Yazarlar, inceleme yazısının bu tür çalışmalar için gerekli olan matematiksel araçları tanımladığı için bu eğilimi hızlandıracağını ummaktadır.

“İklim değişikliği ve iklim değişkenliği konusunda iyi tanımlanmış tutarlı bir çerçevede kendiliğinden tutarlı bir anlayış sunuyoruz. Bence bu, sorunun çözümünde önemli bir adım. Çünkü her şeyden önce doğru bir şekilde ortaya koymanız gerekiyor. makalemizde kapsamlı olarak tartıştığımız kavramsal araçları kullanıyoruz, iklim bilimi ve iklim modellemesinin bir adım atmasına yardımcı olmayı umabiliriz “diyor Valerio Lucarini.


İstatistik mekaniklerden çok gelişmiş iklim tahminleri


Daha fazla bilgi:
Ghil ve diğerleri, İklim değişkenliği ve iklim değişikliği fiziği. Modern Fizik Yorumları (2020 yılında). journalals.aps.org/rmp/accepted/… 16873abe98ea7deb542d

Tarafından sunulan
Kopenhag Üniversitesi

Alıntı:
İklim modellemesi ve tahmini nasıl iyileştirilir (2020, 31 Temmuz)
1 Ağustos 2020’de alındı
https://phys.org/news/2020-07-climate.html adresinden

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, hayır
kısmı yazılı izin alınmadan çoğaltılabilir. İçerik yalnızca bilgi amaçlıdır.