Skip to main content

Initialization of global decadal climate forecast: a new challenge for multi-scale data assimilation

Article Category

Article available in the folowing languages:

W kierunku dziesięcioletnich prognoz dotyczących klimatu

W ramach ciągłego łączenia badań nad prognozami klimatu i symulacjami klimatu, naukowcy finansowani ze środków UE zbadali możliwości dokonywania umiejętnych prognoz w oparciu o roczne po wieloletnie skale czasu.

Zmiana klimatu i środowisko

Dziesięcioletnie prognozy klimatu wykorzystują stan światowych oceanów i ich oddziaływanie na atmosferę, by przewidywać, jak globalny klimat zmieni się w ciągu kilku najbliższych lat. Jest to stosunkowo nowa dziedzina oparta na systemach o dużych mocach obliczeniowych, rosnący poziom zaawansowania modeli i zdolność do wyższej jakości obserwacji systemów klimatycznych. Ponieważ jest to zupełnie nowa metoda prognozowania, ważne jest zaufanie wobec możliwości tych modeli. W finansowanym przez UE projekcie INCLIDA, dziesięcioletnie prognozy poddano testom metodą zaawansowanej inicjalizacji, która okazała się skuteczna w prognozowaniu pogody. Prognozy pogody opierają się na dokładności stanu początkowego, jako że wpływ sił zewnętrznych jest niemal niedostrzegalny. Dziesięcioletnie prognozy klimatu rozpoczynają się od warunków początkowych, które odbiegają od dzisiejszego klimatu, przez co nieskutecznie "prognozują" zmienność rok do roku i w przeważającej mierze zmienność dziesięcioletnią. Metoda wykorzystana przez zespół naukowców INCLIDA do inicjalizacji dynamicznego systemu atmosfery ziemskiej znana jest jako asymilacja danych. Pozwala ona oszacować stan początkowy modelu, uwzględniając zestaw rzadkich obserwacji. Bardziej szczegółowo, rozszerzony filtr Kalmana wykorzystuje statystyki ze zbioru prognoz do szacowania związku między obserwacjami a wszelkimi zmiennymi do ich korekty. Ta metoda okazała się obliczeniowo intensywna, ponieważ wymaga integracji modelu. Zespół INCLIDA połączył EC-Earth, najnowocześniejszy globalny system modelowy Ziemi, który obejmuje atmosferę, ocean, lód morski z modelem ziemskim z rozszerzonym filtrem Kalmana i innymi algorytmami szacowania stanu początkowego. Aby przetestować zdolności nowego podejścia, przeprowadzono retrospektywne prognozy dziesięcioletnie obejmujące ubiegłe stulecie. Począwszy od 1 stycznia 1960, model EC-Earth zademonstrował dziesięcioletnią przewidywalność do 31 grudnia 2012 r., która jest zbliżona do limitu przewidywalności modelu. Wyniki opisano w dwóch pracach naukowych opublikowanych w międzynarodowych czasopismach branżowych. Choć są one zachęcające, zostały oparte na rozwiązaniu syntetycznym, uzyskanym z tego samego modelu w różnym czasie. Ponieważ zarówno modelowi, jak i pochodzącym z niego prognozom daleko do doskonałości, zespół INCLIDA liczy na to, że jego działania zachęcą twórców modeli do poprawy ich kalkulacji.

Słowa kluczowe

Klimat, prognoza, model, dane, ocean, atmosfera, systemy o dużych mocach obliczeniowych, pogoda, atmosfera, asymilacja danych, filtr Kalmana, EC-Earth

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania