En billigere måde at udforske fjerne relationer i klimamodeller

Vi har alle øjeblikke, hvor vi ville ønske, at vi kunne være mindst to steder på én gang. Klimamodeller har den kraft, men det kommer ofte til en voldsom pris.

Forskere fra Pacific Northwest National Laboratory, arbejde sammen med en kollega på Cornell University, lånte en teknik fra ingeniørarbejde til effektivt at opdage fjerne input-output forhold i klimamodeller. Forskerne introducerede en teknik ny for klimavidenskaben, hvor disse forhold – på tværs af forskellige tidsskalaer – kan beskrives på samme tid i en simulation. Ved at stille mere fokuserede inputspørgsmål til klimamodeller, forskere kan få mere information ud af dem med færre simuleringer. Teknikken lover at spare tid og penge i computerressourcer.

Ved hjælp af en klimamodel, videnskabsmænd kører et muligt scenarie igennem for at fremskrive fremtidige ændringer. De fleste nuværende klimamodelleringstilgange kan kun justere én variabel ad gangen og viser kun langsigtede ændringer. Imidlertid, teleforbindelser - relaterede, men fysisk fjerne klimaanomalier - har forskellige tidsskalaer, hvor forskellige reaktioner forekommer. Den nye teknik viser lovende ved at nulstille teleforbindelser på måder, som andre modelleringsmetoder ikke har.

Forskere introducerede en teknik, der involverer flere små ændringer af et inputfelt, mens de løbende overvåger outputfelter for at se, hvordan modellen reagerer på inputjusteringerne. Modelbyggere kan identificere forskellige tidsskalaer for klimaets reaktion på forcering - en ændring i Jordens energibalance - uden at skubbe klimaet for langt fra dets oprindelige tilstand.

Forskere brugte denne teknik til at bestemme steady-state, eller ligevægt, reaktioner af lavt skydække og latent varmeflux (den varme, der afgives, når flydende vand omdannes til damp) på opvarmningsændringer over 22 områder, der spænder over jordens oceaner. Den nye metode beskrev svarene for disse regioner på samme tid. I mellemtiden resultaterne viste ligheder mellem responskarakteristika og dem for trin-ændringssimuleringer, som ofte indeholder pludselige ændringer i indtastningsfeltet. Med denne teknik, forskere kan estimere tidsskalaen, over hvilken steady-state-responset vises.

Hvad er det næste? Den nye metode kan være nyttig til at bygge beskrivelser af teleforbindelser og kvantificering af usikkerhed for at identificere effekterne af finjustering af klimamodelinput.