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英国气象局气候科学家使用的克雷XC40超级计算机。来源:气象局。
英国气象局气候科学家使用的克雷XC40超级计算机。 来源:气象局。
客人的帖子
2019年3月21日13:15

帖子:为什么为下一代气候模型产生结果

必威手机官网碳短文员工

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03.21.19
客人的帖子 帖子:为什么为下一代气候模型产生结果

教授斯蒂芬·贝尔彻首席科学家在英国气象局;奥利维尔•鲍彻博士Institut Pierre Simon Laplace气候模拟中心;和Rowan教授萨顿是气候研究总监英国国家大气科学中心biwei6868(NCAS),雷丁大学

第一批结果来自新一代全球气候模型这是了解气候变化的宝贵工具,现在可以从世界各地的气候研究中心获得。

这些新的气候模型最大限度地利用了先进的技术——比如增强的超级计算能力——并在处理地球气候系统方面做出了许多改进。这包括更好地表现给我们带来风和雨的天气系统,这些天气系统中的云,以及气溶胶——大气中来自自然来源和人类活动的无数小颗粒。

从这些关于气候变化中天气过程变化特征的新模型中,可以获得前所未有的大量信息,这对于理解我们对气候灾害的暴露程度以及如何使社会更能适应气候变化非常重要。

来自世界各地的许多新车型最近最终确定,其他人因未来几周完成而与他人在一起。他们将被列入下次国际气候模型比较,称为第六项“耦合模型相互比较项目””(CMIP6)。这将为气候模式信息提供基础政府间气候变化小组'(IPCC)第六个评估报告(AR6)——这本书将于2021年出版。

从国际政策的角度来看,气候模型的一个重要功能是提供证据,以估计全球可允许的温室气体排放量,使其保持在一个给定的全球变暖水平。这就是众所周知的全球”碳预算根据所讨论的温度目标和保持在这些阈值以下的确定可能性,其大小也有所不同。

政府签署的气候协议巴黎2015年旨在将本世纪全球气温上升幅度控制在2摄氏度以上的“远低于”工业化前的水平并努力将温度上升限制在1.5摄氏度

确定碳预算的关键因素是地球气候系统在二氧化碳增加的敏感性。一项衡量气候长期反应的衡量值为数百年的长期反应是“平衡气候敏感性(ECS),它的定义是当二氧化碳增加一倍,气候系统达到平衡时,温度升高。ECS越高,满足特定气候目标所需的剩余碳预算就越小。

早期的结果表明,一些新的CMIP6气候模型的ECS值比以前的估计要高,而早期的数据在两者之间2.8摄氏度(pdf)和5.8C.。这与以前的耦合模型相互比较项目(CMIP5),报告的值为2.1℃至4.7℃。IPCC第五次评估报告(AR5)评估ECS“可能”在1.5至4.5摄氏度范围内,“非常不可能”超过6摄氏度。(这些术语使用IPCC方法。)

下图显示了CMIP6模式(红条)与CMIP5模式(黄条)的早期估算值的对比,以及ECS的评估范围从AR5(蓝条)开始。应当指出,CMIP6的范围是初步的,随着更多的建模中心公布其结果,可能会发生变化。

来自IPCC AR5的ECS的评估范围(蓝栏;厚条表示可能的范围,从其延伸的细条显示下面,ECS是“极不可能”的值,高于CMIP5的ECS“非常不太可能”)。新全球气候模型(红杆)的ECS价值初步估计。

政府间气候变化专门委员会通过多种证据估计了其评估的ECS范围,包括:

  • 全球气候模型是理解温室气体对气候影响的有力工具;
  • 通过观察到的仪器记录的变化(自1850年以来)的简单模型;
  • 利用对过去几千年气候的估计,这些估计是通过替代测量(如冰芯和树木年轮)推断出来的,并结合简单的模型;
  • 研究和量化气候过程的新技术,例如云和辐射之间的相互作用

对于AR5,受仪器记录观测变化限制的简单模式倾向于给出ECS值通常在1.5 - 4.5C可能范围的较低部分,而全球气候模式倾向于给出ECS值在可能范围的较高部分。

气候科学家将需要评估如何从不同的证据线对ECS的新理解进行比较。IPCC将考虑2021年的AR6。

下面的图表显示了自2000年以来发布的气候敏感性评估。每个点显示的是对ECS的最佳估计,而条形图显示的是该研究发现的可能值的范围。颜色表示研究的类型。右边的黑条显示了早期CMIP6的估算结果。

更新了碳简介中的气候敏感性研究的汇编必威手机官网气候敏感性解释者,改编自Knutti等人2017年。右侧的栏显示新全球气候模型的ECS值初步估计范围。

气候科学家下一步要详细了解为什么一些新模型显示了ECS的这种变化,以及这种变化如何与其他证据相吻合。这包括观察其他敏感性指标,包括“瞬态气候响应“(TCR),测量变暖速度。

TCR定义为瞬间的温度升高,在每年增加1%后,大气二氧化碳加倍。这项措施对于观察我们可能期望的更改,可以对本世纪的期望进行较小,因为它涉及比ECS更短的时间。

致力于新一代气候模型的国际科学家将于3月25日至28日在巴塞罗那举行首次会议CMIP6模型分析研讨会。这已由联合国的主持下组织世界气候研究计划(WCRP)。它是建模中心的令人兴奋的机会,以比较关于他们的模型的表现和社区的表现,以开始思考这种新的气候政策信息的影响,包括过去的气候变化的原因和可能的未来利率的预测变化。

事实证明,有足够的证据来证实来自新一代气候模型的较高的ECS值,那么对碳预算存在重要影响。即使有更深的排放削减,越来越多的ECS意味着达到更高水平的全球变暖的可能性。更高的变暖会允许更少的时间来适应和意味着通过气候的更大可能性“引爆点“ - 如解冻永久冻土,这将进一步加速全球变暖。

只有在使用最新一代气候模型进行更多的分析工作后,确切的影响才会变得清晰。与此同时,IPCC的关于1.5摄氏度的特别报告该报告仍然是对实现《巴黎协定》目标所需的碳预算进行的最新、有力的评估。

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