science >> Wetenschap >  >> Natuur

Wat staat er in de voorspelling en hoe weten we dat?

Dit is wat de wereldwijde temperatuur en regenval voor de rest van dit jaar naar verwachting zullen zijn. De probabilistische vooruitzichten voor temperatuur en neerslag van het International Research Institute for Climate and Society (IRI) van het Earth Institute worden maandelijks bijgewerkt gedurende zes maanden in de toekomst. De voorspellingen vragen om warmere dan normale temperaturen voor delen van Afrika, Australië, Zuid-Amerika, zuid-centraal of zuidwest Azië, Zuidoost-Europa, de Verenigde Staten en Groenland. De kans op bovengemiddelde temperaturen is het grootst voor Groenland en het noorden van Noord-Amerika. Voor Noord- en Noordwest-Noord-Amerika en delen van Noord-Azië worden koeler dan normale temperaturen voorspeld. Zuidelijk Afrika zou in het seizoen van augustus tot oktober koelere temperaturen kunnen zien.

Volgens IRI, echter, er bestaat niet zoiets als een strikt juiste of foute probabilistische voorspelling. Als er 75 procent kans is op een bovengemiddelde temperatuur, maar de temperatuur blijft onder het gemiddelde, dit betekent niet dat de voorspelling verkeerd is, omdat een kans van 75 procent op een bovengemiddelde temperatuur ook een kans van 25 procent op een gemiddelde of ondergemiddelde temperatuur mogelijk maakt.

Het Metkantoor, de nationale weerdienst van het VK, voorspelt dat de wereldwijde gemiddelde temperatuur in 2017 van 0,63 °C tot 0,87 °C warmer zal zijn dan de lange termijn (1961-1990) gemiddelde temperatuur van 14,0 °C.

"Je ziet veel warme anomalieën, " zei Adam Sobel, professor in de afdeling Toegepaste Natuurkunde en Toegepaste Wiskunde aan de Columbia University en het Lamont-Doherty Earth Observatory, en directeur van het Columbia Initiative on Extreme Weather and Climate. "Maar omdat een anomalie een verschil is met een gemiddelde van de afgelopen 20 of 30 jaar, het is bijna altijd warmer dan nu vanwege de opwarming van de aarde. Dus als je naar de temperatuurkaarten kijkt, je ziet warm over het grootste deel van de wereld - je ziet niet veel koel, en dat, tot op zekere hoogte, is gewoon het signaal van klimaatverandering dat daar wordt gemengd."

Er wordt voorspeld dat de neerslag tot september lager zal zijn dan normaal in Noord- en Midden-Zuid-Amerika, terwijl in het noorden van Zuid-Amerika van augustus tot december minder neerslag zal vallen. In delen van Australië wordt tot november ook kans op minder dan normale neerslag verwacht; tot en met oktober wordt voor Zuid- en West-Indonesië beneden normale neerslag voorspeld, en voor Centraal-Afrika van september tot december. Er wordt tot oktober iets meer dan normaal neerslag voorspeld voor West-Afrika. en een deel van Noord-Azië van september tot december.

2017 wordt waarschijnlijk een neutraal jaar voor El Niño en zijn tegenhanger La Niña. El Niño is een complex en natuurlijk weerpatroon dat om de twee tot zeven jaar ontstaat wanneer de temperaturen in de Stille Oceaan nabij de evenaar afwijken van de norm; La Niña, die vaak ongeveer een jaar na El Niño plaatsvindt, is een intensivering van het normale patroon. De cyclus van de twee fasen wordt El Niño Southern Oscillation (ENSO) genoemd.

Tijdens een El Niño-jaar, de normale passaatwinden die van oost naar west over de Stille Oceaan rond de evenaar waaien, verzwakken of breken af. Het warme water dat gewoonlijk door de wind naar de westelijke Stille Oceaan wordt geduwd, spoelt terug over, zich ophopen aan de oostkant van de Stille Oceaan van Californië tot Chili, regen en stormen veroorzaken. El Niño kan het weer over de hele wereld beïnvloeden door hoge- en lagedruksystemen te beïnvloeden, wind en neerslag, en het opdrijven van de mondiale temperaturen hoger. 2015 en 2016 vestigden records voor wereldwijde hoge temperaturen omdat het El Niño-jaren waren.

IRI, die in 1996 werd opgericht nadat Mark Cane en Stephen Zebiak van Lamont-Doherty ENSO-prognoses hadden uitgevonden, voorspelt dat ENSO de rest van het jaar in zijn neutrale staat zal blijven. Volgens de laatste voorspelling (IRI's ENSO-voorspellingen, die het produceert met de National Oceanic and Atmospheric Administration, worden elke maand bijgewerkt.). De kans op een La Niña is minder dan 10 procent. Tijdens ENSO-neutrale perioden, oceaan temperaturen, tropische regenvalpatronen, en atmosferische winden boven de equatoriale Stille Oceaan blijven rond het langetermijngemiddelde.

"ENSO is het meest voorspelbare signaal in het klimaatsysteem, " zei Sobel, "Als het ENSO-neutraal is, er kunnen nog andere dingen in het klimaatsysteem zijn die voor voorspelbare anomalieën kunnen zorgen, maar geen van hen is zo krachtig als ENSO, dus het heeft de neiging om een ​​soort van weinig opwindende voorspelling te zijn, dat is wat je nu ziet."

In de VS, de vooruitzichten tot september van het klimaatvoorspellingscentrum van de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) zijn voor boven normale temperaturen voor een groot deel van de continentale VS en Alaska. De plaatsen waar de temperatuur het meest waarschijnlijk warmer dan gemiddeld is, zijn het noordoosten, delen van de Gulf Coast en Florida, het zuidwesten en zuidwesten van Alaska en de Aleoeten. In delen van het centrum van de VS kunnen normale temperaturen optreden, deels als gevolg van vocht in de bodem. De noordelijke Great Plains, westelijke Golfkust en zuidwesten Alaska en de Aleoeten hebben een kleine kans op meer neerslag dan normaal. Tijdens de herfst en winter, neutrale ENSO-omstandigheden zullen de temperatuur en neerslag waarschijnlijk binnen het gemiddelde bereik houden.

In mei, NOAA voorspelde dat er een kans van 45 procent is op een boven normaal orkaanseizoen en een kans van 20 procent op een onder normaal Atlantisch orkaanseizoen. Tot en met 30 november, voorspellers zeggen dat er een kans van 70 procent is op 11 tot 17 namenstormen (winden van 39 mph of meer), waarvan vijf tot negen orkanen kunnen worden (winden van 74 mph of meer), met twee tot vier die grote orkanen worden (windsnelheden van 111 mph of meer). Gemiddelde seizoenen brengen gewoonlijk 12 benoemde stormen met zes orkanen en drie grote orkanen. El Niño en de windschering die ermee gepaard gaat, houden orkanen meestal onder controle, dus een neutrale ENSO suggereert de mogelijkheid van meer orkaanactiviteit.

NOAA voorspelt ook een kans van 80 procent op bijna of boven normale orkaanactiviteit in de oostelijke en centrale Stille Oceaan, met een kans van 70 procent op 14 tot 20 benoemde stormen, waaronder zes tot elf orkanen, waarvan drie tot zeven grote orkanen. De orkaanvooruitzichten van NOAA zullen begin augustus worden bijgewerkt. Volgens Sobel, echter, niet al te veel besluitvormers zijn afhankelijk van de orkaanvoorspelling omdat ze geen aanlanding voorspellen.

Vanaf april 2017, 570 tornado's waren gemeld in de VS, bijna 100 meer dan gemiddeld. tegen juni, het einde van het "tornadoseizoen" (hoewel er in de VS elke maand tornado's hebben plaatsgevonden), het aantal tornado's was bijna verdubbeld, met NOAA die voorlopig 1076 tornado's rapporteert.

"We hebben geen expliciete voorspellingen van extreme gebeurtenissen die gepaard gaan met een hoge mate van vertrouwen voor doorlooptijden die verder liggen dan de weersvoorspelling, " zei Sobel. "De invloeden op het klimaatsysteem die voorspelbaar zijn, zijn de dingen die langzaam bewegen, zoals de oceaan. Wat u voorspelt, zijn enkele trage componenten van het systeem, maar extreme gebeurtenissen hangen sterk af van de snel bewegende componenten - ze zijn altijd het gevolg van een samenloop van factoren en veel van die factoren zijn niet lang van tevoren voorspelbaar. Maar dingen als ENSO hebben invloed op de kans op een soort van extreme gebeurtenissen en we hebben daar een beetje vaardigheid in en we kunnen er beter in worden."

Nachiketa Acharya, een statistisch klimatoloog bij IRI, legde uit dat, hoewel het klimaat in werkelijkheid grotendeels het gevolg is van de constante interactie van oceaan en atmosfeer, oudere klimaatmodellen konden de twee niet altijd integreren. Vóór dit jaar, wetenschappers zouden eerst een oceaanmodel uitvoeren, neem dan input van het oceaanmodel en voer het in het atmosfeermodel in om een ​​voorspelling te genereren.

In april, Acharya begon te werken met een nieuw eenlagig systeemmodel dat de echte sfeer nabootst, het koppelen van de oceaan en de atmosfeer in een continu proces. De nieuwe voorspellingen van IRI zijn gebaseerd op NOAA's North American Multi-Model Ensemble Project (NMME) dat gegevens bevat van negen gekoppelde klimaatmodellen van verschillende Amerikaanse instellingen en Environment and Climate Change Canada.

"IRI heeft nu geen klimaatmodellen in huis, " zei Acharya, "In plaats daarvan krijgen we alle modellen van de NMME-centra. We berekenen de kansen op regen, temperatuur en ENSO op basis van gegevens van die geavanceerde gekoppelde modellen, en het maken van voorspellingen voor de komende vier overlappende perioden van drie maanden."

Om de betrouwbaarheid van hun klimaatvoorspellingsmethodologie te testen en te verfijnen, IRI-wetenschappers hebben hindcasts opgesteld. Ze maken een fictieve reeks voorspellingen voor de afgelopen jaren zonder gebruik te maken van de echte historische gegevens en berekenen vervolgens de verschillen tussen hun schattingen en het werkelijke klimaat van het verleden. Door het proces tot op heden te herhalen, kunnen ze de nauwkeurigheid van hun modellen verbeteren.

Regenvoorspelling Rode Kruis 2016

Tot voor kort, voorspellingen voor de tussentijd tussen weersvoorspellingen (die tot twee weken in de toekomst voorspellen) en seizoensvoorspellingen (die enkele maanden in de toekomst voorspellen) waren moeilijk te doen. Maar klimaatwetenschappers worden steeds beter in het modelleren van oscillaties bij tropisch weer, sneeuwbedekking op bepaalde tijden van het jaar en andere weersverschijnselen die het weer beïnvloeden met tussenpozen van twee tot vier weken.

In december 2016, IRI en het Initiative on Extreme Weather and Climate hebben een conferentie georganiseerd over de inspanningen om kansen voor het weer te bieden tussen het tijdsbestek van weersvoorspellingen en seizoensvoorspellingen, subseasonal tot seizoensvoorspelling genoemd. Het S2S-voorspellingsproject, voorgezeten door IRI senior onderzoekswetenschapper Andrew Robertson, is een internationale inspanning waarbij het World Climate Research Program en het World Weather Research Program betrokken zijn, die beide worden gesponsord door de Wereld Meteorologische Organisatie. Met een slogan van "overbrugging van de kloof tussen weer en klimaat, "Het doel van het project is om de vaardigheid in het voorspellen van subseizoenen tot seizoensvoorspellingen te verbeteren en de toepassing ervan te promoten.

"Er zijn veel toepassingen voor al deze voorspellingen, " zei Acharya. "IRI heeft een sterke samenwerking met de Afrikaanse landen en Zuid-Aziatische landen, waar ze onze voorspellingen daadwerkelijk gebruiken om hun landbouwbeheer [beslissingen] te nemen. En ze worden gebruikt voor hydrologische praktijk in de VS, Indonesië, Chili en andere landen. Ook voor de bosbranden in Indonesië - als je weet dat het volgende seizoen erg droog zal zijn met hoge temperaturen, er is een grote kans op bosbranden. Ook hebben we een nauwe samenwerking met het Rode Kruis Klimaatcentrum, die onze voorspelling gebruikt voor zijn systeem voor vroegtijdige waarschuwing, omdat we een globale voorspelling geven. Als het personeel daar weet dat er ergens een grote kans op overstroming is, ze zijn er klaar voor."

Traditionele voorspellingen bieden kansen dat neerslag of temperaturen binnen een bepaald tijdsbestek in een van de drie categorieën zullen vallen:boven normaal, onder normaal of bijna normaal, maar ze geven niet aan hoe ver boven of onder normaal de effecten naar verwachting zullen zijn.

"Als we samenwerken met belanghebbenden, " zei Acharya, "Het is niet altijd nuttig om slechts drie categorieën voorspellingen te geven:bovennormaal, onder normaal en bijna normaal. Voor een systeem voor vroegtijdige waarschuwing, ze hebben echt voorspellingen nodig voor de extreme categorieën.' Daarom ontwikkelde IRI wat het noemt flexibele temperatuur- en neerslagvoorspellingen. Deze bepalen de kans dat temperatuur of neerslag een bepaald percentiel overschrijdt in het gemiddelde bereik van een regio.

Acharya legde uit hoe de flexibele prognoses kunnen worden gebruikt, "Bijvoorbeeld, aangezien ik uit India kom, Ik ben geïnteresseerd in de moessons. Ik kan naar de kaart van India kijken en een hogere waarde voor regenval op een bepaalde plaats invoeren, omdat ik op zoek ben naar uitersten. Als ik het invul, Ik zal de kans krijgen om die hogere regenval gedurende drie maanden in die specifieke regio te krijgen."

Het is een uitdaging om voorspellingen te verifiëren omdat ze worden gegeven als waarschijnlijkheden en dus altijd enige inherente onzekerheid bevatten. Echter, sinds 1997, toen IRI neerslag en temperatuur begon te voorspellen, het heeft een sterke staat van dienst op het gebied van bekwame prognoses laten zien.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan het Earth Institute, Columbia University:blogs.ei.columbia.edu.