บทความเบื้องหลังนี้จัดทำขึ้นเพื่อLiveScienceในความร่วมมือกับมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติลองนึกภาพแบบจำลองสภาพภูมิอากาศเป็นกล่องดำ คุณใส่อะไรบางอย่างเข้ามา แต่จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเอาต์พุตไม่คาดคิดอย่างสมบูรณ์? “ หากคุณไม่ได้รับผลลัพธ์ที่คุณคาดหวังนั่นคือเมื่อคุณเริ่มถามว่าทำไม” Peter Lawrence ผู้สร้างสรรค์สภาพภูมิอากาศจากมหาวิทยาลัยโคโลราโดที่สถาบันสหกรณ์เพื่อการวิจัยด้านวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมของ Boulder กล่าว การทำงานกับ Tom Chase เพื่อนร่วมงานที่สถาบันนักวิจัยกำลังเปรียบเทียบการจำลองสภาพภูมิอากาศจากโมเดลชุมชนชุมชน - ส่วนหนึ่งของกลุ่มที่เลือกแบบจำลองระดับโลกที่ใช้ในแผงควบคุมระหว่างรัฐบาลเกี่ยวกับรายงานการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในปี 2550 - จากการสังเกต แบบจำลองการจำลองไม่ได้ตรวจสอบ แม้จะมีการเพิ่มพืชพรรณที่มีใบได้มากขึ้นลงในพื้นผิวดินของดาวเคราะห์ที่ได้รับการจำลองลอว์เรนซ์และเชสพบว่าสภาพภูมิอากาศแบบจำลองมีปริมาณน้ำฝนน้อยกว่าการสังเกตการณ์ในโลกแห่งความเป็นจริง “ ลองนึกภาพการเพิ่มป่าฝนเขตร้อนให้กับโลกมากขึ้นและทำให้สภาพอากาศแห้งและเหมือนทะเลทรายมากขึ้น” เชสกล่าว "มันไม่สมเหตุสมผลเลย"
ลางสังหรณ์? มีอุปสรรค์ในแบบจำลองวัฏจักรของน้ำ- ในที่สุดน้ำบนบกก็เข้าสู่ชั้นบรรยากาศผ่านสองกระบวนการ ในหนึ่งความร้อนของดวงอาทิตย์ระเหยความชื้นโดยตรงจากพื้นผิวใบดินและแหล่งน้ำเปิด ในอีกด้านหนึ่งที่รู้จักกันในชื่อการคายน้ำน้ำจะหายไปจากพืชในระหว่างการแลกเปลี่ยนก๊าซที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสง กระบวนการทั้งสองมักจะถูกอธิบายร่วมกันว่าเป็น evapo-transpiration ตามการ Chase การคายน้ำเป็นเครื่องเพิ่มความชื้นระดับโลกที่สำคัญซึ่งมีส่วนร่วมเกือบครึ่งหนึ่งของการแช่ตัวทั่วโลก แต่ในแบบจำลองที่ดินชุมชนการคายน้ำมีส่วนช่วยเพียง 15 เปอร์เซ็นต์แทนการระเหยจากดินเปล่าทำให้น้ำมากขึ้นสามเท่าในชั้นบรรยากาศ “ น้ำเป็นตัวดัดแปลงสภาพภูมิอากาศที่แข็งแกร่งมาก” เชสกล่าว "มันส่งผลกระทบต่ออุณหภูมิพื้นผิวการตกตะกอนและการก่อตัวของเมฆถ้าเราไม่สามารถจับกระบวนการอุทกวิทยาขั้นพื้นฐานในแบบจำลองสภาพภูมิอากาศของเราเราไม่มีทางที่จะกำหนดว่ากิจกรรมของมนุษย์มีผลต่อระบบสภาพภูมิอากาศอย่างไร"
เมื่อมองอย่างใกล้ชิดลอว์เรนซ์และเชสพบว่าอุทกวิทยาของแบบจำลองนั้นมีพื้นฐานมาจากรูปแบบการระบายน้ำทั่วไปของแหล่งต้นน้ำขนาดเล็กสองสามตารางไมล์ในพื้นที่ แต่จุดเดียวในรูปแบบสภาพภูมิอากาศโลกสามารถเป็นตัวแทนของพื้นผิวโลกหลายร้อยตารางไมล์ อุทกวิทยาไม่ได้ปรับขนาดเป็นขนาด เป็นผลให้แบบจำลองระบายน้ำมากเกินไปในด้านข้างทำให้ความชื้นเล็กน้อยสำหรับพืชที่จะผ่านระบบรากของพวกเขา ในทางกลับกันบรรยากาศก็เพิ่มความชื้นส่วนใหญ่จากพื้นดินเปล่าแทนที่จะมาจากพืชที่เขียวชอุ่ม เพื่อแก้ไขปัญหาลอว์เรนซ์และเชสตัดสินใจยืมโครงการอุทกวิทยาที่ง่ายขึ้นจากแบบจำลองพื้นผิวดินอื่น พวกเขาถอดการระบายน้ำด้านข้างออกจากชั้นดินของชุมชน Land Model และตั้งโปรแกรมแบบจำลองเพื่อให้น้ำสามารถบ่อใกล้พื้นผิว พวกเขายังเปลี่ยนวิธีที่พืชแตะลงในน้ำในดินผ่านระบบรากของพวกเขา ด้วยการดัดแปลงเหล่านี้พวกเขาพบว่าพวกเขาสามารถจำลองอุณหภูมิโลกและรูปแบบการตกตะกอนของโลกได้สอดคล้องกับการสังเกต อินพุตและเอาต์พุตกล่องดำของพวกเขาเพิ่มขึ้นในที่สุด “ ความซับซ้อนไม่ได้ทำให้คุณมีการจำลองขนาดใหญ่ที่ดีขึ้นเสมอไปหากคุณไม่ได้เป็นตัวแทนของการโต้ตอบที่ซับซ้อนอย่างถูกต้องคุณสามารถทำให้มันง่ายขึ้นมาก” ลอว์เรนซ์กล่าว รูปแบบที่ดินชุมชนเป็นส่วนหนึ่งของไฟล์CCSMSuite พัฒนาโดยศูนย์วิจัยบรรยากาศแห่งชาติของ NSF งานนี้ได้รับการสนับสนุนโดย NSF Grants ATM 0639838, ATM 0001476 และ ATM 0437538 การศึกษาดั้งเดิมที่บทความนี้สามารถพบได้ที่นี่-
- วิดีโอ: วิทยาศาสตร์และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
- 10 อันดับแรกที่น่าประหลาดใจของภาวะโลกร้อน
- แบบทดสอบ: ความสุดขั้วของสภาพอากาศทั่วโลก
หมายเหตุบรรณาธิการ:งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF) หน่วยงานรัฐบาลกลางถูกเรียกเก็บเงินจากการระดมทุนการวิจัยขั้นพื้นฐานและการศึกษาในทุกสาขาของวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม ดูเบื้องหลังการเก็บถาวร
เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
