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闪电掠过英国朗塞斯顿镇。 信用:克里斯罗宾斯/ alamy股票照片。
客人帖子
2021年4月12日14:51

嘉宾帖子:“高分辨率”气候模型将如何帮助欧洲应对极端天气

客人的作者

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04.12.21
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12.04.2021 |下午2:51
客人帖子 嘉宾帖子:“高分辨率”气候模型将如何帮助欧洲应对极端天气

“对流”风暴导致地球最戏剧性的一些天气,包括极端降雨,冰雹,雷电和严重的风阵风。随着天空照明,这些风暴经常导致灾难性的损害。例如,在欧洲,成本运行到每年数十亿欧元

科学家预计由于气候变暖,对流风暴的频率和强度将变化。并理解这些变化对于确保极端天气的关键基础设施的恢复性至关重要。

然而,对流天气的准确预测需要“高分辨率”。气候模型.然而,气候服务通常缺乏如此详细的数据,通常基于可用的粗糙气候模型输出。

因此,适应规划——例如,城市洪水管理、冰雹对太阳能电池板和作物的损害、闪电对电网的影响——往往只能依靠粗略的假设。

幸运的是,新一代气候模型 - 被称为“对流允许的模型”(CPMS)(CPMS) - 我们正在进行对极端高撞雾天气变化的能力的一步变化。

在一对新的文件发表在气候动力学,我们展示了近期利用CPMS的进步如何在欧洲的气候变化风险评估中带来一步变化。

高分辨率模型

为了模拟地球的气候,模型将地球表面和覆盖物划分为巨大的网格。然后,该模型计算每个网格电池的气候变量,如温度,湿度和降雨。

全球模型通常具有10-100公里的网格间距。培发器必须在较小的网格单元的添加细节与更高的计算能力之间找到更高的分辨率模型需要运行的平衡。

“对流允许模型”(CPMs)是非常高分辨率的地球气候模型,网格间距小于5公里。cpm更好地代表了大气中的小尺度过程。顾名思义,这包括对流——这是许多破坏性极端天气事件的关键过程。(你可以在Lizzie Kendon博士之前的文章中阅读更多关于对流和cpm的内容金宝搏bet188帖子。)

这种改进的细节水平在下面的地图中说明。它们显示了伦敦地区被一个12公里的网格盒所覆盖,这个网格盒代表了一个典型的区域气候模型(左图),而cpm中使用的2.2公里网格盒(右图)。

比较12公里和2.2公里气候模型网格箱大小的伦敦地图
比较12km(左)和2.2km(右)气候模型网格箱大小的伦敦地图。资料来源:英国气象局。

CPMS广泛用于天气预报,但超级计算能力的增加意味着对于长期气候预测,它们越来越多地成为经济实惠,例如英国气候预测(UKCP)和欧洲气候预测系统(eucp)项目。

UKCP和EUCP分别为英国和欧洲提供高分辨率的气候模拟,可用于未来几十年,可用于基于风险的规划。

例如,闪蒸洪水 - 主要是由潜水降雨导致的亚日时间尺寸 - 是可能变得更加频繁整个欧洲的未来。城市具有特别高的脆弱性,城市洪水的风险和暴露的人数预计将增加

CPMS提供 - 对于未来短期降水的未来变化的第一次强大的预测。我们的研究表明夏季每小时降雨量比以前的思想更加降雨已经表明超出关键洪水警报阈值的频率的显着变化。

cpm也表明了传统的气候模型可能低估冬季的平均降雨变化,冬季对流淋浴是关键贡献者。

通过更详细的流程表示,CPMS在密切模仿严重对流风暴的关键身体过程中是成功的。这些包括在风暴中解析风暴中的空气,称为上升气流和下降船,更好地表示冰雹,软冰雹(““)和闪电。

精确模拟基于冰的过程对于正确模拟风暴内的电荷很重要。例如,最近的研究建议包括这些过程可以导致未来的闪电变更对前面的工作中发现的相反标志的预测。

cpm还提供了未来极端风力变化的新信息。刺痛喷气式飞机“。STING Jets是一些旋风内发现的非常高风速的核心,并且需要高分辨率模型以获得充分代表。他们负责一些最损害的人表面狂风, 如那个1987年英国的风暴

了解CPM预测周围的不确定性

我们从CPM预测到达迄今为止的大部分时间都基于给定区域的一个CPM的模拟。但是,通过为同一地区运行几个不同的CPM - 每个由不同的气候建模中心开发 - 我们可以测试我们的结果是多么强大,并更多地了解未来的高影响天气中的不确定性。

收到我们的自由118bet网址多少 对于过去24小时的气候和能量媒体覆盖范围的摘要,或我们的摘要金博宝188备用地址118bet网址多少 对于过去七天来说,我们的内容。只需在下面输入你的电子邮件:

欧洲的一套新型多型号CPM预测允许我们首次评估这种不确定性,并提供用于风险评估的新一代气候预测。

这些新预测是两个项目 - EUCP之间的综合努力的结果,前面提到的CORDEX-FPSCONV,是“欧洲和地中海对流现象的旗舰试验研究”。协调区域气候镇压实验“。

来自22个不同气候模拟小组的联合团队对阿尔卑斯山脉的一个共同区域运行了不同的CPM模型,该区域也包括地中海的一部分和一些经常受到短期极端降水影响的邻近陆地区域。这些极端情况会导致灾难性的洪水,尤其是发生在该地区典型的小而陡的河流集水区。

该地区的特点是一个非常复杂的地理位置,包括一个由城市化海岸线和复杂的山地系统包围的近乎封闭的海洋。这使得在较粗糙度的气候模型中表示特别具有挑战性,以及CPMS的良好测试用例。

大型高山区域 - 使用 - 多模型CPM-Ensemble
采用多模型CPM集合对大阿尔卑斯地区进行了研究。资料来源:Ban等人(2021.)。

高山的案例研究

该研究的第一部分评估了当今高山地区的现实多模型CPMS如何代表气候。

之前的学习随着个别模型已经证明了CPMS为降雨的代表所提供的明显改进,特别是在其时序和极端强度方面。

我们的多模型研究证实,这些改进中的许多改进均在不同的CPMS中一致,给予我们对调查结果的信心。特别是,CPMS始终如一地代表降雨的发生和高影响极端事件的强度 - 解决粗略分辨率模型的长期问题。

下面的地图显示了3km规模的CPMS如何明确地捕捉重度夏季降雨事件的强度,比上一代(12公里)型号更好。

高寒地区夏季强降水分别为3km和12km模式。
高寒地区夏季强降水分别为3km和12km模式。信贷:Nikolina禁令。

在高山地区,对流通常在下午晚期产生沉淀,并且降雨的每日时机也始终捕获。

第二部分着眼于非常高排放情景下降雨的变化RCP8.5在本世纪末12模拟。这一致表明,当我们使用CPM时,夏季和秋季在夏季和秋季的强度增加的未来增加。

此外,当我们在模型上看结果的传播时,我们认为与等效较粗糙型模型相比更确定。这种情况下减少了结果 - 以及更准确地提高了模型代表小规模过程的提高的信心 - 提供CPMS可以采取的承诺来减少未来降雨投影周​​围的不确定性。

在EUCP中,我们现在开始采用新的多型CPM预测,在某些关键影响领域提供更好的气候变化信息。

在欧洲阿尔卑斯山地区,破坏性的山洪主要是由当地持续时间短的强烈暴雨造成的。通过将CPMs的高时空分辨率输出与公里分辨率水文模型相结合,我们可以开始评估此类事件的未来变化。

早期结果看着阿尔卑斯山的河流盆地 - 并且最初使用单一CPM的数据 - 表明这种闪蒸的洪水在当今的高排放场景中的频率和幅度会增加。合奏CPM投影意味着我们现在可以测试结果是多么强大 - 并且它允许我们在Flash洪水的未来变化中初始估计不确定性。

下一个步骤

通过EUCP, CPM预测的小型多模型组合不久将可用于欧洲大陆的大部分地区。这将为探索未来极端天气及其对欧洲其他地区的影响和不确定性创造新的机会。

对于英国的情况,这是由英国气候预测的补充,其中包括一个收集12个模型运行由英国气象局哈德利中心不同版本的全球气候模型驱动,其分辨率为2.2公里。

EUCP多模式预测为理解未来高影响天气事件变化的不确定性提供了前所未有的丰富信息。

Flash洪水只是来自CPM的新信息的几个影响领域之一。由于土地面积和土壤水分的更详细代表,我们还可以预计进一步的新洞察干旱和热浪。其他重要地区包括对电力发电的气候变化影响 - 例如,可再生能源的风 - 以及传输 - 包括对电力基础设施的冰雹和闪电影响 - 以及城市热量和人类健康。

但是,新信息也表现出来一些新的科学挑战188bet博彩公司怎么样.CPMS仍然需要太多的计算能力,以允许我们运行足够大的合奏,以完全代表欧洲所有地区的不确定性。

对于欧洲的大多数地区,集合尺寸不能像阿尔卑斯山一样大,并且需要新的发展来完全利用来自有限数量的CPM模拟,并通过来自较大的粗糙分辨率气候模型的信息合成这一点。

幸运的是,一些建模组已经探讨了混合技术,以将CPM建模与统计方法相结合 - 例如机器学习 - 提供更全面的投影不确定性。

禁令,n。等。(2021)在公里分辨率下,区域气候模拟的第一个多模型集合,第一部分:降水评估,气候动态。DOI:10.1007 / S00382-021-05708-W

Pichelli,E。等。(2021)公里分辨率第2部分的区域气候模拟的第一个多模型集合:降水历史和未来模拟,气候动力学,doi: 10.1007 / s00382 - 021 - 05657 - 4

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