Küresel Enerji ve Su Borsaları - Global Energy and Water Exchanges

Küresel Enerji ve Su Değişimleri (kısaltılmış proje GEWEX eski adı, Küresel Enerji ve Su Döngüsü Experiment 2012 1990 itibaren) uluslararası bir araştırma projesi ve hayati bir proje Dünya İklim Araştırma Programı (WCRP).

Su döngüsü , yeryüzüne ulaşan güneş radyasyonunun miktarı okyanuslardan ne kadar su buharlaşarak etkiler ve ne kadar karada korunur

Başlangıçta, proje Dünya'nın su döngüsünü gözlemlemeyi, kavramayı ve modellemeyi amaçladı . Deney ayrıca Dünya'nın ne kadar enerji aldığını gözlemler , bu enerjinin ne kadarının Dünya yüzeylerine ulaştığını ve bu enerjinin nasıl dönüştürüldüğünü inceler. Güneş ışığının enerjisi , bulutları ve yağmuru oluşturmak için suyu buharlaştırır ve yağmurdan sonra kara kütlelerini kurutur. Karaya düşen yağmur, insanlar tarafından tarımsal ve diğer işlemler için kullanılabilecek su bütçesi haline gelir .

GEWEX, su döngüsünü ve bunun atmosfer yoluyla enerjiyi nasıl dönüştürdüğünü incelemenin daha iyi yollarını bulmak için dünya çapındaki araştırmacıların bir işbirliğidir . Dünyanın iklimleri yıldan yıla aynı olsaydı, o zaman insanlar ne zaman, nerede ve hangi mahsulün ekileceğini tahmin edebilirdi. Bununla birlikte, güneş değişimi, hava eğilimleri ve kaotik olayların yarattığı istikrarsızlık, mevsimsel ölçeklerde öngörülemeyen hava koşulları yaratır. Kuraklık ve daha yüksek yağış gibi hava durumu modelleri aracılığıyla bu döngüler ekosistemleri ve insan faaliyetlerini etkiler . GEWEX, çok daha fazla miktarda veri toplamak ve bu verilerin daha iyi modellerinin gelecekte hava ve iklim değişikliğini tahmin edip edemeyeceğini görmek için tasarlanmıştır.

Proje yapıları

GEWEX çeşitli yapılar halinde düzenlenmiştir. GEWEX tasarlandığından, projeler katılımcı gruplar tarafından organize edildi, bu görev artık Uluslararası GEWEX Proje Ofisi (IGPO) tarafından yapılıyor. IGPO, araştırmacılar arasında iletişim sağlamak amacıyla ulusal projeler arasında büyük girişimleri denetler ve koordine eder. IGPO, 2000 bilim insanı arasındaki iletişim alışverişini desteklediğini iddia ediyor ve büyük raporların yayınlanması için bir araçtır.

Bilimsel Yönlendirme Grubu projeleri düzenler ve ilerlemeyi denetleyen ve eleştiri sağlayan panellere atar . Koordineli Enerji ve Su Döngüsü Gözlemleri Projesi (CEOP) 'Hidroloji Projesi' GEWEX'te önemli bir araçtır. Bu panel, NOAA tarafından yürütülen Amerika Kıtası için İklim Tahmin Programı gibi coğrafi çalışma alanlarını içerir , ancak aynı zamanda çeşitli iklim bölgeleri türlerini de (örneğin yüksek rakım ve yarı kurak) inceler. Diğer bir panel olan GEWEX Radyasyon Paneli, enerji ve su akışlarını daha iyi tahmin etmek için uyduların ve yer tabanlı gözlemlerin koordineli kullanımını denetler. Yakın tarihli bir sonuç GEWEX'in Radyasyon paneli, son 25 yıldaki yağış verilerini değerlendirdi ve küçük bir istatistiksel değişiklikle küresel yağışın 2,61 mm/gün olduğunu belirledi . Çalışma süresi kısa olmakla birlikte, 25 yıllık ölçümden sonra bölgesel eğilimler ortaya çıkmaya başlamıştır. GEWEX Modelleme ve Tahmin Paneli, mevcut modelleri alır ve iklim zorlaması fenomeni meydana geldiğinde modelleri analiz eder (bir 'iklim zorlaması' olayına örnek olarak küresel ısınma). GEWEX artık WCRP'nin ana projesidir.

Hedefler ve tasarım

Enerji bütçesini ve akışını belirlemek için bilim adamlarının Dünya'ya ulaşan radyasyon miktarını bilmeleri gerekir.

Hava değişikliğini tahmin etmek, uzun yıllar boyunca toplanan doğru verileri ve modellerin uygulanmasını gerektirir . GEWEX, Dünya'nın radyasyon bütçesi ve bulutların gözlemlenmesi ihtiyacına yanıt vermek için tasarlandı . Önceden var olan birçok teknik, karadan ve nüfuslu alanlardan alınan gözlemlerle sınırlıydı. Bu, okyanuslarda ve nüfussuz bölgelerde meydana gelen büyük miktardaki hava durumunu görmezden geldi ve bu alanlardan önemli veriler eksikti. Dünya yörüngesindeki uydular küçük zaman dilimlerinde geniş alanları kapladığından, ölçümlerin nadiren yapıldığı iklimi daha iyi tahmin edebilirler. GEWEX tarafından başlatılan Dünya İklim Araştırma Programı gibi çevresel uyduların yararlanmak için (WCRP) TRMM , ama şimdi gibi enstrümanlar,-karasal kökenli yeni uydular yanı sıra koleksiyonlarından bilgileri kullanır BSRN . Bu kara tabanlı araçlar, uydudan yorumlanan bilgileri doğrulamak için kullanılabilir. GEWEX, birkaç yıl içinde meydana gelen önemli mevsimsel hava modellerini ve iklim değişikliklerini tahmin etmek amacıyla iklimdeki uzun vadeli ve bölgesel değişiklikleri inceler .

Radyasyon, nem ve aerosoller
Güneş ışığı ve yağmur
Dünya, su da dahil olmak üzere, uzaya enerji emen ve yayan maddeden yapılmıştır. Dünya bir yıldızın yörüngesinde dönmeseydi, su donardı ve buharlaşma hızı çok düşük olacağından çok az yağış olurdu. Dünya sudan yoksun olsaydı, gündüzleri yüksek sıcaklıklara kadar ısınır ve geceleri daha hızlı soğurdu. Bu nedenle su, buz, su ve buhar arasında geçiş yaparak ısı enerjisini modüle eder. Isı uygulandığında, buz su olur ve su buhar-buhar olur ve ısı enerjisini emer. Soğutma uygulandığında, buhar yoğunlaşarak suya dönüşür ve su donarak buza dönüşür ve ısı açığa çıkar. Bunlar basit örnekler olsa da, yağış karmaşık bir dizi süreçten kaynaklanır. Zaman güneş okyanuslar edecek yüzey sıcaklıkları, nem, rüzgar ve basınca bağlı bir hızda buhar haline sıvı su zorlar. Dengelemede su %100 neme ulaşır ve gün boyunca sıcaklık yükselir ve havada daha fazla nemin birikmesine izin verir. Geceleri sıcaklık düşer ve su bulutlar oluşturma eğilimindedir, bu da genellikle kıyı bölgelerinde yer sisine neden olur.

%100 nemde, sudan herhangi bir radyan enerji kaybı, buharın yoğunlaşarak suya dönüşmesine neden olur. Sirkülasyon ve konveksiyon, nemli havayı hava sütununda yukarıya taşıyabilir ve bu genellikle nemli havayı soğutur. Hava, gündüz sıcağında bile su damlacıkları oluşturarak bulutları oluşturur. Bulutlardaki damlacıkların yoğunluğu arttıkça hava artık damlacıkları destekleyemez ve yağmur olarak düşer . Enerji açığa çıktıkça bulutlara daha fazla nemli hava çekilebilir ve bu da büyük gök gürültülü fırtınaların gelişmesine izin verir. Hakim rüzgarlar, özellikle değişiklikler meydana geldiğinde fırtına oluşumunda bir faktördür. Dünyanın yarı tropikal ve tropik bölgesi etrafındaki batı akıntılarında gelişen tropik dalgalar, su üzerinde yatay daireler oluşturarak bir siklon oluşturabilir.

Tropopoza enerji dağıtırken nemli havanın akışını gösteren bir siklon

Bir siklon, stereotip bir enerji transfer sistemidir. Ilık sudan buhar toplar ve hızla yukarı doğru hareket ettirerek enerjiyi uzaya bırakır. Bu, karakteristik yağmur bantlarına neden olur. Aktarılan enerji o kadar büyüktür ki, yüzey sularını bozan, buhar salınımını artıran ve ayrıca nemin merkeze çekilme hızını artıran felaket rüzgarlarına neden olur. Fırtınanın altındaki suyun ısısı düşer. Siklonlar, dünya okyanuslarında ne kadar gizli enerji depolandığını gösterir.

Akılar, radyasyon ve aerosoller
Bir siklon için nem, fırtınanın altındaki ılık su olarak tanımlanabilir. Siklon ılık sudan çıkarken enerjisi hızla dağılır. Daha az güçlü, uzun vadeli yağış jeneratörleri, en fazla yağış bölgesinden uzaktaki ılık suların yönlendirdiği neme güvenebilir. Tropiklerde, gelen enerji, okyanus akıntılarında depolanan ısı ve hareket eden termoklinler, El-Nino'da görüldüğü gibi çok uzaklardaki kaynakları sağlayabilir.
1993'teki büyük selde bir faktör olarak toprak nemi

Bir başka örnek ise 1993'te Ortabatı ABD'yi vuran seldir. Nemi havaya sürükleyen enerji Körfez'de meydana geldi ve güçlü rüzgarlar ve kıyı bölgelerindeki soğutma eksikliği, koşullar yağmur için olgunlaşana kadar nemin 1000 mil seyahat etmesine izin verdi. Yağmur yağdıkça havayı soğuttu ve ısıyı dağıttı ve yeni nem geldikçe süreç devam etti. Güneş çıktığında ıslak zemini ısıttı ve bu da daha fazla yağmur yarattı.

Kuzey Hindistan ve Bangladeş üzerinde aerosol kirliliği

Okyanus üzerindeki aerosoller, gün ortasında yeterince nemli hava oluşturmak için yeterli ısı eksikliğine neden olabilir. Hava, daha sıcak olabilecek karaya ulaştığında, yetersiz konveksiyon ve yağmur oluşturmak için diğer süreçler olabilir ve bu da kuraklıklara neden olabilir. Bu olayların ilerleyişini daha iyi görmek için bilim adamlarının, yağışı belirlemede verilerin hangi öğelerinin en yararlı olduğunu görmek için verilere ve modellere ihtiyacı var.

Araştırma hedefleri

GEWEX'in araştırma ilgi alanı , Dünya yüzeyindeki radyasyon akışlarını incelemek , toprakların mevsimsel hidrasyon seviyelerini tahmin etmek ve dünya çapında enerji ve su bütçelerini tahmin etmek için doğru modeller geliştirmektir. Proje, hedefini, büyüklük sırasına göre, modelleme ve dolayısıyla hidrasyon (yağış ve buharlaşma) modellerini tahmin etme yeteneğini geliştirmek olarak belirlemektedir. ve WCRP aracılığıyla İklim ve Kriyosfer Projesi. ve böylece diğer WCRP projeleriyle bilgi ve hedefleri paylaşır. Yeni WCRP projesi olan Dünya Sisteminin Koordineli Gözlemi ve Tahmini ile hedef daha önemli hale geliyor .

Deneyin karmaşıklığı

Güneş radyasyonundaki dalgalanmaların yanı sıra, dünya tarafından dönüştürülen güneş ışığı büyük ölçüde değişebilir, örneğin bazıları, yüksek irtifalarda yeterli radyasyonu daha aşağılara yansıtmak için kutup bölgelerinde yeterli miktarda buz biriktiğinde buzul çağlarının kendi kendini sürdürdüğü sonucuna varmıştır. küresel ortalama sıcaklık, oysa bu durumu tersine çevirmek alışılmadık derecede sıcak bir süre alır. Bitkilerin su kullanımı, otobur faaliyetleri ılıman ve tropik bölgelerde albedoyu değiştirebilir. Yansımadaki bu eğilimler değişebilir. Bazıları, GEWEX öncesi teknolojiyle alınan yeni bilgiler ve ölçümler kullanılarak GEWEX öncesi bilgilerin tahmin edilmesini önerdi. Doğal yangınlar, volkanizma ve insan yapımı aerosoller, dünyaya ulaşan radyasyon miktarını değiştirebilir. Okyanus akıntılarında, El-Niño ve Kuzey Atlantik Salınımı gibi, Dünya'nın buz kütlesinin bölümlerini ve kara suyu mevcudiyetini değiştiren salınımlar vardır. Deney, bir milyon yıl süren ve paleo-klimatolojinin gösterdiği gibi, aniden değişebilen bazı eğilimlerin olduğu bir iklim örneğini alıyor. Bu nedenle, değişimi tahmin etmek için verileri kullanma yeteneği, zaman periyotları boyunca ölçülebilen faktörlere bağlıdır ve aniden ortaya çıkan küresel iklimi etkileyebilecek faktörler geleceği önemli ölçüde değiştirebilir.

Tasarım

GEWEX aşamalı olarak uygulanmaktadır. İlk aşama, bilgi toplama, modelleme, tahminler ve gözlem tekniklerinin ilerlemesini içerir ve tamamlanmıştır. İkinci aşama, tahmin kapasitesi, Dünya'nın su döngüsündeki değişiklikler ve su kaynakları üzerindeki etki gibi çeşitli bilimsel soruları ele alıyor.

Birinci aşama (1990–2002)

"Yükselme Aşaması" olarak da adlandırılan Aşama I (1990–2002), atmosferik ve yüzey özelliklerinin küresel ölçümleri aracılığıyla hidrolojik döngü ve enerji akışlarını belirlemek için tasarlanmıştır. GEWEX ayrıca küresel hidrolojik döngüyü ve bunun atmosfer, okyanuslar ve kara yüzeyleri üzerindeki etkisini modellemek için tasarlandı. Aşama I süreçleri, küresel ve bölgesel hidrolojik süreçlerin ve su kaynaklarının varyasyonlarını ve bunların çevresel değişime tepkilerini tahmin etme yeteneğini geliştirmekti. Aynı zamanda, uzun vadeli hava tahminleri, hidroloji ve iklim tahminlerine operasyonel uygulama için gözlem teknikleri, veri yönetimi ve asimilasyon sistemlerinin geliştirilmesini ilerletmekti.

Aşama I sırasında GEWEX projeleri birbiriyle örtüşen üç sektöre ayrıldı.

  1. GEWEX Radyasyon Paneli ( GRP ), doğal varyasyonu ve iklim değişikliği kuvvetlerini belirlemek için uzun süreler boyunca uydu ve yer tabanlı algılamayı kullandı.
  2. GEWEX Modelleme ve Tahmin Paneli ( GMPP ): Dünyanın enerji ve su bütçesini modelleyin ve öngörülebilirliğini belirleyin. İklimi zorlayan olayları belirlemek için modelleme uygulayın veya tahminlerin analizi ile iklimi zorlayan olaylara yanıt verin.
  3. GEWEX Hidrometeoroloji Paneli ( GHP ) - Veri toplama ve tahminlerin etkinliğini belirlemek için yoğun bölgesel çalışmalar kullanılarak daha uzun zaman ölçeklerinde (yıllık kadar) su döngüsü olaylarında modellenmiş ve tahmin edilmiştir. Kıtasal Ölçekli Deneyler (CSE'ler), sonunda Koordineli Gelişmiş Gözlem Dönemi'nin ( CEOP ) temelini oluşturacak olan aşağıdaki çalışma alanlarına büyük ölçüde dayanıyordu :
  • Kanada - Mackenzie nehir havzası çalışma alanı (MAGS) -tamamlandı
  • Amerika Birleşik Devletleri - Kuzey Amerika çalışma alanı veya GEWEX Amerikan Tahmin Projesi (GAPP).
  • Brezilya - Amazonia'da (LBA) Büyük Ölçekli Biyosfer Atmosfer Deneyi
  • İskandinavya - Baltık Denizi Deneyi (BALTEX)
  • Güney Afrika - Afrika Musonları Çok Disiplinli Analiz Projesi (AMMA)
  • Hint Pasifik ve Asya - GEWEX Asya Muson Deneyi (OYUN) - 2005'te tamamlandı
  • Avustralya - Murray-Darling Havzası Su Bütçe Projesi (MDB)
Ama aynı zamanda:
  • Kıta ölçeğinde - Uluslararası Proje (GCIP)
  • Uluslararası Uydu Kara-Yüzey Klimatoloji Projesi (ISLSCP)

CEOP projeleri, CLIVAR ve CLiC gibi diğer GEWEX dışı projelerle etkileşime girdi

Sonuçlar

Birikmesi aşamasının sonuçları dolaylı etkileri ölçülebilir, çalışmanın 15 ila 25 yıl dahil aerosollerin uzun bir süre veri kümesini: Bir bağıntılı veri seti, GEWEX belirtilen başarıları iddia belirsizlik bazı azalmalar derlenmiş, bulutlar , yağmur sonbaharda , su buharı , yüzey radyasyonu ve aerosoller, büyük küresel eğilimlerin hiçbir göstergesi olmayan, ancak bölgesel değişkenlik kanıtı olan, artan yağış gösteren modeller ve bölgesel iklim değişikliğinde su ve toprak koruması gibi bölgesel faktörlerin önemini gösterdi. Aşama I ayrıca 200'den fazla yayın ve 15 inceleme makalesi ürettiğini iddia ediyor.

Mississippi havzası, GEWEX Kıta ölçeğindeki Uluslararası Projelerin bir parçasıydı ve sonuç olarak, 1993'teki Büyük Sel'in ( Mississippi Nehri ve Kızıl Nehir havzaları) analizi için iyi bir konuma sahipti . Yer algılama gözlemleri ve uydu bilgileri arasındaki koordinasyon, sele yol açan olayların daha kapsamlı bir analizine izin verdi. Araştırmacıları Okyanus-Kara-Atmosfer Araştırmaları Merkezi (COLA) o yukarı tarafta bulunan toprak nemi ve bir multifold artış nemli hava akışının Meksika Körfezi sular altında bölgelerine aşırı yağış önemli bir faktör olmuştur. Küresel Kara/Atmosfer Sistemi Çalışması (GLASS), GEWEX araştırmacılarına, yerdeki gözlemleri uydular tarafından elde edilen bilgilerle ilişkilendirerek dünya yüzeyinin çoğunda toprak ıslaklığını gözlemleme yeteneği verdi. Sebep gösterme yeteneği önemli olmakla birlikte, hava anormalliklerine izin veren farklı koşullar (toprak ıslaklığı, küresel modeller), Faz I'in odak noktasıdır, bilgi toplama ve uydu bilgilerinin nasıl daha iyi kullanılacağını öğrenme.

Gelişmekte olan ülkelerde artan aerosolleri, muhtemel yangınları gösteren 2006 yılına ait aerosol haritası

Aerosol analizinin en büyük etkilerinden biri, antropojenik aerosollerin oldukça büyük etkisinin gösterilmesi olmuştur, duman kalıpları, hatta günlük aerosol dalgalanmaları bazı gelişmekte olan ülkelerin kıyılarında gözlemlenebilir ve çevredeki okyanuslar üzerinde yüzlerce mil uzanabilir. Bazıları, bu aerosol kirliliğinin kısmen Afrika Sahel gibi yerlerde uzun süreli kuraklıktan sorumlu olup olmadığını sorguladı .

eleştiri

Oluşturma Aşaması verilerinin ve tahminlerinin bir eleştirisi, daha iyi hata tanımlarının olması gerektiğidir. Küresel yağış tahmini, güven aralığının olası eğilimlere göre büyük olduğunu göstermektedir . BSRN'deki yer algılama istasyonlarının sayısı (şu anda 40 civarında) küresel gözlem için oldukça sınırlıdır, bu da bölgesel olarak baskın olan aerosollerin ölçümünü etkilemiştir. Aerosol kirliliğinin en iyi ölçümleri, bulut türleri uydu gözlemiyle doğru şekilde tanımlandığında elde edilir, bu nedenle en net gerçek zamanlı verileri sağlamak için daha iyi bulut algılama stratejileri ve modellerine ihtiyaç vardır. GCIP gibi bazı projeler, kıta ölçeğindeki gözlemlere odaklanılmasına izin verir; proje alanları için daha iyi tahmin sağlar; ancak, bu proje alanlarının dışındaki alanlar, tahmin iyileştirmelerini almakta gecikebilir. Faz I'deki eksikliklerin çoğu, projenin Faz II hedefleri dahilindeki iyileştirme alanlarıdır. Şu anda bilim adamları, uzaydan gelen toprak nemini değerlendirmek için NASA Aqua'nın Gelişmiş Mikrodalga Tarama Radyometresini (AMSR-E) kullanıyor. Ancak, odaklanmış gözlemler dışında, uydu verileri küresel hava tahmini için kullanışlı değildir. Önerilen Toprak Nemi ve Okyanus Tuzluluğu uydusu , günlük olarak toprak nemi bilgilerinin ayrıntılarını sağlayacak ve gerçek zamanlı tahmin için gerekli verileri sağlayabilir.

İkinci aşama (2003-2012)

GEWEX'in II. Aşaması, "Tam Uygulaması" (2003-2012), yeni uydu bilgileri ve giderek artan yeni modeller gibi, I. aşamada geliştirilen "yeni yeteneklerden yararlanmaktır". Bunlar, Dünya'nın enerji bütçesindeki ve su döngüsündeki değişiklikleri, iklim geri bildirimindeki süreçlerin katkısını, doğal değişkenliğin nedenlerini, mevsimsel veya yıllık zaman çizelgelerindeki değişiklikleri tahmin etmeyi ve değişikliklerin su kaynaklarını nasıl etkilediğini içerir. Aşama II, bölgesel kaynak yöneticilerinin gerçek zamanlı olarak kullanabileceği aktif modeller olacak şekilde tasarlanmıştır. GAME (GEWEX Asya Muson Deneyi) gibi bazı aşamalar zaten tamamlandı. GEWEX, dünya çapındaki çalışmaların ve deneylerin koordinasyonu için bir şemsiye program haline geldi. Aşama I'in raporları halen üretilmekte olup, ikinci aşamanın sonuçlarının açıklanması biraz zaman alacaktır. Deney hala devam ediyor.

Üçüncü Aşama (2013–Devam Ediyor)

Paneller

GEWEX'te üç panel bulunmaktadır: Koordineli Enerji ve Su Döngüsü Gözlemleri Projesi (CEOP), GEWEX Radyasyon Paneli (GRP) ve GEWEX Modelleme ve Tahmin Paneli (GMPP).

Koordineli Enerji ve Su Döngüsü Gözlemleri Projesi

Koordineli Enerji ve Su Döngüsü Gözlemleri Projesi ( CEOP ) panel projelerinin en büyüğüdür. Bunların çoğu şu anda CEOP tarafından kapsanan birkaç bölgesel proje alanı vardır.

Alanlar

Güney Afrika (AMMA), Baltık Denizi bölgesi (BALTEX), Kuzey Amerika (CPPA), Doğu Amazonia (LBA), La Plate Havzası (LBB), Asya (MAHASRI), Avustralya (MDB) için hidroiklim araştırması yapan CEOP için ve Kuzey Avrasya (NEEPSI). Buna ek olarak, CEOP soğuk, yüksek irtifa, muson ve yarı kurak iklimler gibi bölge türlerinin çalışmasını koordine eder ve arazi yüzeyi ve yüzey hidroloji modellemesi dahil olmak üzere küresel, bölgesel ölçekte modelleme toplar ve formüle eder. GEWEX uluslararası bir işbirliği olduğundan mevcut ve planlanan uydulardan gelen bilgileri kullanabilir.

Hedefler

CEOP projesinin bir dizi enerji bütçesi ve su döngüsü hedefi vardır. Birincisi, daha iyi hata tanımlarıyla daha tutarlı araştırmalar üretmektir. İkincisi, enerji akışının ve su döngülerinin geri besleme mekanizmalarına nasıl dahil olduğunu daha iyi belirlemektir. Üçüncüsü, önemli değişkenlerin öngörülebilirliği ve bu süreçleri daha iyi modellemek için geliştirilmiş parametrik analizdir. Dördüncüsü, tahminlerin ve küresel iklim değişikliğinin su sistemi sonuçlarını değerlendirmek için araçlar oluşturmak için diğer hidrolojik bilim projeleriyle işbirliği yapmak.

Yeryüzüne ulaşan radyasyonun dönüşümü, Kırmızı çizgi dış atmosfere ulaşan radyasyonu gösterirken, boyalı kırmızı alan yüzeye ulaştığındaki radyasyondur, Aerosoller bunu daha da düşürebilir.

GEWEX Radyasyon Paneli

GEWEX Radyasyon paneli ( GRP ), iklim sistemi içindeki radyasyon süreçlerine ilişkin teorik ve deneysel bilgileri gözden geçirmeyi amaçlayan ortak bir organizasyondur. Güneş'ten Dünya'ya gelen enerjinin yüzde altmışı dünya tarafından dönüştürülür. Bu işbirliğinin amacı, kaçınılmaz olarak uzaya geri yayılan enerjinin nasıl dönüştürüldüğünü belirlemektir.

Küresel yağış klimatoloji projesi

GPCP görevi, insanların ölçüm yapmak için bulunmadığı yerler de dahil olmak üzere küresel uyduları kullanarak yağışı tahmin etmekti. İkincil olarak proje, mevsimsel ve yıl arası ölçeklerde bölgesel yağışları incelemekle görevlendirildi. Projenin çalışma süresi son 25 yılda uzadıkça, küresel ısınmanın neden olduğu gibi uzun vadeli varyasyonları analiz etmek için üçüncü bir hedef eklendi . Ayrıca, daha iyi veriler ve daha fazla gözlem uydusu ile yenilenen bir çabayla, GPCP, 'hava durumu' ölçeğinde veya günlük zaman ölçeklerinde 4 saatlik periyotlarda yağış değişimi hakkında fikir edinmeyi umuyor.

Yağış Değerlendirme Grubu

Yağış Değerlendirme Grubu, Küresel Yağış Klimatolojisi Projesi (GPCP) ürününde (GRP projesi) yağış vurgulayan verileri değerlendirmek üzere panel tarafından görevlendirildi. GRP, küresel yağış ürünlerinin daha iyi tahmin edilmesi için GPCP günlük varyasyon verilerinden gelen verileri özümsemeye hazırlanır. 25 yıllık ölçümün sonucu, küresel ortalama yağış oranı yaklaşık %1 belirsizlikle günde 2,61 mm (yaklaşık 0,1 inç/gün)'dir. Bulgu, yıllık ortalama yağışta önemli bir değişiklik olmadığını göstermektedir. Bölgesel varyasyon kara ve okyanustan ayrıldı ve alınan yağışın kara varyasyonu okyanustan daha büyüktü. Veri seti analizini eğitmek için kullanılan uydular, çiseleyen yağmur ve kar ölçümlerinin hatalı olmaması ve izole yerlerde ve okyanuslar üzerinde ölçümlerin olmaması gibi bir kusura sahiptir. Yağış haritaları, tahmini en yüksek yağışa sahip bölgelerde tropikal okyanuslar üzerinde en büyük mutlak yağış hatasını gösterir. Rapor, iki yönü kendi kendine eleştiriyor: çalışmanın başında kutupları geçen uyduların olmaması ve yeni bilgilerle eski bilgileri ilişkilendirmedeki yetersizlik (yer tabanlı ölçümler). Veri setindeki göze çarpan eğilimler, küresel ısınma gibi konularla ilgili olarak önemsiz kabul edildi, ancak Hint-Pasifik bölgesi üzerindeki bazı göze çarpan olumlu eğilimler (Bengal Körfezi ve Çinhindi) ve Güney Orta Afrika üzerindeki olumsuz eğilimler dikkat çekiciydi .

GEWEX'in bir amacı , atmosferin tepesinde salınan radyasyonu izlemek ve enerjinin dünya yüzeylerinden uzaya nasıl geri aktığını modellemektir.

Yüzey Radyasyon Bütçesi projesi

NASA/GEWEX kapsamındaki SRB projesi, ışınımsal enerji akışlarını belirlemek için küresel radyasyon ölçümleri aldı. Güneşten gelen enerji atmosfere çarpar ve dağılır, bulutlar ve ısı ve ışığın atmosfere veya uzaya geri yayıldığı toprağa veya suya yansır. Suya çarptığında, ısıtılmış yüzey suyu, bulut oluşumu ve yağmur yoluyla enerjiyi uzaya geri taşıyan buharlaşabilir. SRB projesi, bu süreçleri, kısa dalga (SW) ve uzun dalga (LW) radyasyonla Dünya yüzeyinde, atmosferin tepesindeki akıları ölçerek ölçtü.

Temel Yüzey Radyasyon Ağı

GEWEX'in başlangıcında, radyasyonun hem yatay hem de dikey olarak nasıl yeniden dağıtıldığı konusunda yetersiz bilgi vardı.

BSRN , Dünya yüzeyindeki radyasyondaki değişiklikleri ölçmek için tasarlanmış 40'tan az yaygın radyasyon ölçüm cihazından oluşan küresel bir sistemdir. Elde edilen bilgiler, ETH'deki (Zürih) Dünya Radyasyon İzleme Merkezi'nde (WRMC) saklanır.

Küresel Aerosol Klimatoloji Projesi

Radyasyon Bilimleri Programı (NASA) ve GEWEX tarafından 1998 yılında, aerosollerin dağılımını, nasıl oluştuklarını, dönüştürüldüklerini ve taşındıklarını belirlemek için uydu ve saha verilerini analiz etmek amacıyla kurulmuştur.

GEWEX Bulut Değerlendirme Projesi

GEWEX bulut değerlendirmesi, 2005 yılında GEWEX Radyasyon Paneli (GRP) tarafından ISCCP'ye özel bir vurgu yaparak mevcut, küresel, uzun vadeli bulut veri ürünlerinin güvenilirliğini değerlendirmek için başlatıldı.

GEWEX Modelleme ve Tahmin Paneli

GEWEX modelleme ve tahmin paneli ( GMPP ), verileri diğer projeler ve diğer ajanslar tarafından kullanmanın daha iyi yollarını bulmakla görevlidir. GEWEX Atmosferik Sınır Katmanı Çalışmasını (GABLS), GEWEX Bulut Sistemi Çalışmasını (GCSS) ve Küresel Kara/Atmosfer Sistemi Çalışmasını (GLASS) denetler. İklim zorlaması, bir yanardağ patlaması, sera ısınması, güneş değişimi, Dünya yörüngesindeki dalgalanmalar, okyanus dolaşımındaki uzun vadeli değişimler gibi düzensiz olayların katkısını gözlemleyen bir çalışma sürecidir. GMPP, dalgalanmalarla birlikte küresel enerji ve su bütçelerine ne olacağını tahmin etmesi gereken geliştirilmiş modelleri test etmek için bu doğal bozulmalardan yararlanır.

GEWEX Atmosferik Sınır Katmanı Çalışması

GEWEX Atmosferik Sınır Katmanı Çalışması ( GABLS ), GEWEX'e yapılan daha yeni bir eklemedir. Çalışma, sınır katmanlarının temsilini içeren daha iyi modeller için atmosferik sınır katmanlarının fiziksel özelliklerini anlamakla görevlendirilmiştir.

GEWEX Bulut Sistemi Çalışması

GEWEX Bulut Sistem Etüdü ( GCSS ) görevi, farklı türdeki bulut sistemleri için modellemeyi bireyselleştirmektir. GCSS, 5 tür bulut sistemi tanımlar: sınır katmanı, cirrus, ekstra tropikal katman, çökeltici konvektif ve polar. Bu bulut sistemleri genellikle büyük ölçekli iklim modellemesinde rasyonalize edilemeyecek kadar küçüktür, bu da denklemlerin yetersiz gelişimine ve sonuçlarda daha büyük istatistiksel belirsizliğe neden olur. Bu süreçleri rasyonalize etmek için çalışma, parametrelerini daha iyi tahmin etmek için bulut sistemlerini dünyadaki tek sabit konumlarda gözlemler. Bu dört alan: Azorlar ve Madeira Adaları, Barbados, Ekvator Batı Pasifik ve Atlantik Tropikleri. İlk veri toplama tamamlandı, kara ve uçak tabanlı gözlemler için geliştirilen yöntemler uydu gözlemleriyle karşılaştırılabilir, böylece daha küçük ölçeklerde daha iyi bulut sistemi tanımlama modelleri yapılabilir.

Küresel Kara/Atmosfer Sistemi Çalışması

Küresel Kara/Atmosfer Sistemi Çalışması ( GLASS ), atmosfer üzerindeki kara yüzeyi parametrelerinin etkisini anlamaya çalışır. Doğal ve insan yapımı faaliyetlerin bir sonucu olarak arazideki değişiklikler, yerel iklimi değiştirme ve rüzgar ve bulut oluşumunu etkileme yeteneği ile sonuçlanır.

eleştiri

Kuzey Atlantik Salınımı dönemi, GEWEX çalışmasının önerilen zaman çerçevesinin uzunluğundan birkaç kat daha uzun sürer.

GEWEX projesi 30 yılı aşkın bir süredir varlığını sürdürüyor ve El-Nino gibi bazı iklim salınımları kısa olsa da, Kuzey Atlantik Salınımı gibi bazı iklim salınımları on yıllarca sürüyor. Bazıları, GEWEX öncesi teknolojiyle alınan yeni bilgiler ve ölçümler kullanılarak GEWEX öncesi bilgilerin tahmin edilmesini önerdi. Kuzeybatı Kanada'da bulunan MAGS projesi, yerli halkların geleneksel deneyimlerini kullandı. Ek olarak, GEWEX çalışmasının diğer bölümlerinde, bu salınımlar, tahminlerin ve modellerin test edilmesini sağlayan iklim zorlamasının bir yönüdür. Bu modelleme, küresel ısınmanın etkileri olarak anahtarlama durumundaki Kuzey Atlantik Salınımının (grafiğe bakınız) daha belirgin hale gelmesi gerçeğiyle karmaşık olabilir. Örneğin, 2006 ve 2007, Arktik Denizi buzundaki en dramatik düşüşlerden birini gördü; bu, büyük ölçüde öngörülemeyen ve kuzey yarımkürede yaz sonu albedosunu değiştirebilecek bir düşüş. 2008'de, deniz buzu boyutundaki düşüş, önceki yılların eğiliminden geri çekildi ve araştırmacılar, 2007 ve 2008'in sonları için güçlü bir La Nina olayı öngördüler. Ancak, beklenmedik bir şekilde Doğu Pasifik'teki yüzey sıcaklıkları El-E'ye yükselmeye başladı bile. Nino sıcaklık aralıkları, La Nina olayının beklenmedik bir şekilde sona erebileceğini gösterir. Bununla birlikte, Kuzey Kutup deniz buzunun kaybı, önceki eğilime doğru hızlanmaya başladı. İklimi zorlayan olaylardaki bu tür hızlı ve beklenmedik değişiklikler, nihayetinde modelleyicilerin okyanus sıcaklığı termoklinleri, tropik okyanuslardaki enerji birikimi, kutup bölgelerindeki deniz buzu boyutları, Grönland'daki kara buzulunun geri çekilmesi ve buz tabakası gibi parametreleri içermesi gerektiğini göstermektedir. Antarktika'da raf buzunun yeniden şekillenmesi. İklimi zorlayan birden fazla etki aynı anda hareket ettiğinde, olaylardan birinin sonunda baskın hale geleceği, olayların benzer birleşimleriyle ilgili geçmişte yapılan çalışmalardan emsallerin eksikliği ve okyanus/atmosferdeki hassas 'anahtarların' belirsizliği hakkında bilgi anahtarlar, doğru modeller ve tahminler sağlama yeteneğini etkileyebilir. Ek olarak, örnekleme noktaları, bir ortak senaryoda öncü göstergeleri izlemek için yayılabilir, enerji havuzunun izlenmeyen bir bölgeye kaydığı bir salınım sırasında yararsız olabilir, böylece kaymanın büyüklüğü hesaplamayı önler.

Nisan 2008'deki anormallikler. Orta Pasifik tropik bölgeleri La-Nina'nın altındayken, Doğu Pasifik ısınıyor.

Güçlü bir El-Nino/La Nina döngüsü olan 1998'den 2002'ye kadar olan olayları tanımlamak için iklimi zorlayan anomalilerin bir örneği kullanılabilir. Döngünün başlangıcı, tropik bölgelerde sıcak suyun daha büyük bir artışını kolaylaştıran küresel ısınmadan etkilenebilir, bu da termoklinin toleranslı olduğu kadar hızlı. Bir termoklin, derinlikte keskin bir sıcaklık düşüşüdür; yıl boyunca, konuma göre ve uzun süreler boyunca değişir. Termoklin derinliği arttıkça El-Nino olayları daha olasıdır; bununla birlikte, olayın zirvesi sırasında enerji dağılır ve termoklin derinliği azaltır, muhtemelen normal seviyelerin altına düşer, böylece güçlü bir La-Nina olayı ortaya çıkabilir. Dünya okyanuslarının, özellikle Atlantik'in derinliklerinin CO için bir lavabo olduğuna inanılıyor.
2kutup bölgelerinde adsorbe edilir, bu Pasifik'e girdiğinden, suyun yükselmesi ve ısınması CO2 getirebilir
2-Soğuk basınçlı alt tabakalarda sıkışan zengin sular yüzeye çıkar. Yerel CO artışları
2daha fazla ısı yakalamaya izin veren meydana gelir; La-Nina hafif olabilir veya sürecin erken safhalarında durdurulabilir. Bununla birlikte, termoklinin dönüşü yeterli ivmeye sahipse, birkaç yıl sürecek güçlü bir La-Nina olayını tetikleyebilir. Bununla birlikte, Kuzey Kutbu'ndaki hızlı soğutma, daha fazla CO2'ye izin verebilir.
2CO yakalama ve ofset salınımı
2La-Nina sırasında belirli bir alanda. Pasifik Decadal Anomalisi (PDA Bkz. resim), termoklinin soğuk su bileşeninin yükselişinin kaynağını, yönünü veya momentumunu etkileyebilir. PDA'nın kapsamı ve süresi henüz tahmin edilemez ve El-Nino/La-Nina modelleri üzerindeki modüle edici etkileri yalnızca tahmin edilebilir. Bu bilinmeyenler, iklim modelleyicilerinin iklimi zorlayan modellerin tahminde bulunmak için daha geniş bir veri örneklemesini doğru yapması gerektiğini tahmin etme ve belirtme yeteneğini etkiler.

Bilim adamları hala bu döngülerden hangisinin buzul çağlarının ve buzullar arası dönemin başlangıcını belirlediğini bilmiyor, bir buzul çağına mı yoksa bundan 50.000 yıl sonrasına mı gidiyorduk, bkz. Milankovitch döngüleri

Daha uzun süreli döngüler de vardır , ortaçağ sıcak döneminden önce gelen mini buzul çağı, bir buzul çağına geçiş olmuş olabilir, son buzul çağı ~ 130.000 yıl öncesinden Holosen'in başlangıcına kadar sürmüştür. Bu buzul çağı, küresel ısınma da dahil olmak üzere diğer faktörler tarafından iptal edilmiş olabilir. Uzun vadeli döngülerin bu şekilde durmasının Dryas döneminde bir faktör olduğuna inanılıyor, dünya dışı kaynaklı yüzey etkileriyle kesintiye uğrayan bir ısınma yüzlerce yıl boyunca meydana gelmiş olabilir. Ancak antropojenik sera etkileri ve değişen güneşlenme modelleri, öngörülemeyen uzun vadeli etkilere sahip olabilir. Kara kütleleri üzerindeki buzul buzunun azalması izotatik geri tepmelere neden olabilir ve geniş bir aralıkta depremleri ve volkanizmayı etkileyebilir. Yükselen deniz seviyeleri de kalıpları etkileyebilir ve Endonezya'da görüldü, sadece yanlış yerde bir gaz kuyusu açmak bir çamur volkanına dokunmuş olabilir ve bunun bir yanardağ için yeni bir kaldera oluşumundan önce gelebileceğine dair bazı işaretler var. Çok uzun vadede, jeotermal ve volkanik süreçlerde yer kabuğunun sıcaklığındaki değişim bilinmemektedir. Bunun, büyüklükleri tahmin edilemeyen, iklimi zorlayan olaylarda nasıl rol oynadığı bilinmiyor.

GEWEX'teki eleştiriler yalnızca iklim modellemesi hakkında çok daha fazla bilgi ekleyen ve eleştiriler yaratan mevcut sonuçlara dayandırılabilir, modellemenin ana itici gücü, başlangıçta 4 yıl sonra sonuçlarını üretecek olan Faz II'nin bir parçası olması amaçlandı. . GEWEX I. aşamanın en önemli eleştirilerinden biri, şu anda artmakta olan kara tabanlı ölçümlerdi. Diğer önemli eleştiri, genellikle birkaç saat içinde meydana gelen on yıllık yağış olaylarını yakalayamamadır. Bu nedenle, daha kısa zaman dilimlerini belgeleyen daha fazla ölçüm, neredeyse sürekli veri seti için gerekli verileri sağlayabilir. Bu nedenle, Aşama II esas olarak Aşama I'de eksik olduğu düşünülen daha fazla verinin eklenmesiyle modelleme yapmaktadır. Yukarıdaki eleştirilerin çoğu, güneşlenme ve yansıma değişiklikleri dahil olmak üzere daha iyi modeller gerektiren daha iyi verilerle telafi edilebilir. Okyanus akıntılarındaki, özellikle de termoklin derinliklerindeki varyasyon sorunu, buz kenarlarında buz kayıpları ve iklim değişiklikleri gibi, projenin bir parçası olarak daha fazla oşinografi gerektirir.

Referanslar

Dış bağlantılar