Pemodelan Iklim

Simulasi numerik sistem iklim, mulai dari kolom radiatif-konvektif hingga model sistem Bumi yang digabungkan, digunakan untuk memahami iklim dan memproyeksikan masa depannya.

Definition

Pemodelan iklim adalah representasi sistem iklim melalui persamaan matematika yang diselesaikan secara numerik pada komputer, mulai dari model idealisasi yang mengisolasi proses tunggal hingga model sistem Bumi yang digabungkan yang mensimulasikan seluruh sistem dan memproyeksikan masa depannya.

Scope

Area ini mencakup konstruksi, penggunaan, dan evaluasi model iklim numerik. Ini membahas hierarki model dari formulasi keseimbangan energi dan radiatif-konvektif sederhana hingga model sirkulasi umum komprehensif dan model sistem Bumi, parameterisasi proses yang tidak terpecahkan, skenario emisi yang mendorong proyeksi, downscaling output kasar ke skala regional, dan evaluasi sistematis serta perbandingan antar model dengan observasi.

Sub-topics

• Emission Scenarios and Climate Projections
• General Circulation and Earth System Models

Core questions

• Bagaimana hukum fisika yang mengatur iklim diubah menjadi model numerik yang dapat dipecahkan?
• Bagaimana proses yang terlalu kecil untuk diselesaikan direpresentasikan melalui parameterisasi?
• Bagaimana skenario emisi digunakan untuk memproyeksikan iklim masa depan?
• Bagaimana model dievaluasi dan ketidakpastiannya dikarakterisasi?

Key theories

Hierarki model iklim

Model mencakup hierarki dari formulasi keseimbangan energi dan radiatif-konvektif sederhana yang membangun pemahaman hingga model gabungan komprehensif yang mensimulasikan sistem penuh, masing-masing sesuai untuk pertanyaan yang berbeda.

Parameterisasi proses subgrid

Proses yang lebih kecil dari kisi model, seperti awan, konveksi, dan turbulensi, direpresentasikan oleh parameterisasi yang formulasinya sangat memengaruhi perilaku model dan merupakan sumber utama ketidakpastian.

Mechanisms

Model iklim membagi atmosfer, laut, dan daratan menjadi kisi tiga dimensi dan mengintegrasikan persamaan gerak, termodinamika, dan radiasi ke depan dalam waktu, menggabungkan komponen-komponen sehingga mereka bertukar energi, air, dan momentum. Proses yang lebih halus dari kisi diparameterisasi; model didorong oleh pemaksaan yang ditentukan atau skenario emisi, dievaluasi terhadap observasi dan catatan historis, dan dibandingkan dalam proyek interkomparasi terkoordinasi untuk mengukur kekokohan dan penyebaran.

Clinical relevance

Model iklim adalah alat utama untuk memproyeksikan iklim masa depan di bawah jalur emisi yang berbeda dan untuk mengatribusikan perubahan yang diamati, menjadikannya fondasi ilmiah untuk kebijakan iklim, perencanaan adaptasi, dan penilaian risiko.

Evidence & guidelines

Laporan Penilaian Keenam IPCC sangat bergantung pada interkomparasi model terkoordinasi untuk memproyeksikan perubahan di masa depan, menilai bahwa model mereproduksi banyak fitur iklim yang diamati, dan menggunakan batasan observasi untuk mempersempit rentang proyeksi.

History

Pemodelan iklim tumbuh dari prakiraan cuaca numerik pertama dan dari model radiatif-konvektif Manabe dan Wetherald tahun 1967, berkembang sepanjang tahun 1970-an dan 1980-an menjadi model sirkulasi umum atmosfer-laut yang digabungkan dan, baru-baru ini, menjadi model sistem Bumi yang mencakup siklus karbon dan biogeokimia.

Debates

Perlakuan awan dan penyebaran model

Perbedaan dalam cara model memparameterisasi awan dan konveksi mendorong sebagian besar penyebaran dalam sensitivitas iklim dan proyeksi mereka, menimbulkan perdebatan tentang cara terbaik untuk membatasi dan menguranginya.

Key figures

• Syukuro Manabe
• Warren Washington
• Ann Henderson-Sellers
• Klaus Hasselmann

Seminal works

• manabewetherald1967
• mcguffie2014

Frequently asked questions

Bagaimana cara kerja model iklim?

Model ini membagi Bumi menjadi kisi dan menjalankan persamaan fisika untuk atmosfer, laut, dan daratan ke depan dalam waktu, merepresentasikan proses skala kecil seperti awan melalui parameterisasi.

Dapatkah model iklim dipercaya?

Model ini mereproduksi banyak fitur iklim masa lalu dan sekarang yang diamati dan setuju pada respons luas terhadap gas rumah kaca, meskipun ketidakpastian tetap ada, terutama pada awan dan detail regional.