Een nieuw algoritme om klimaatvoorspellingen te verbeteren

Het volgende IPCC-rapport moet in 2029 verschijnen. Werkgroepen zijn echter al begonnen met het voorbereiden van nieuwe modellen van het aardsysteem die ze in hun onderzoek zullen gebruiken. Het nieuwe algoritme van professor Samar Khatiwala zou de situatie kunnen veranderen.

De datum is vastgelegd. de Intergouvernementeel Panel over Klimaatverandering Het zal in 2029 zijn zevende rapport in vijf jaar publiceren. De deadline lijkt misschien ver weg. Onderzoekers uit verschillende werkgroepen zijn echter al bezig met het voorbereiden van hun eigen Earth System Models (ESM). Deze modellen zijn de belangrijkste instrumenten die worden gebruikt om de klimaatverandering te bestuderen en de evolutie ervan te voorspellen. Het vergt een lange voorbereidingsfase voordat het gebruikt kan worden.

Om de effecten van menselijke activiteiten op het klimaat te bestuderen, moet ESM in feite veel complexe fysische, chemische en zelfs geologische processen integreren. Deze voorbereidingsfase maakt het mogelijk een evenwichtstoestand te bereiken die overeenkomt met pre-industriële omstandigheden. Het model vertegenwoordigt dan onze planeet in dit tijdperk. In een studie gepubliceerd op 1 mei 2024 in Vooruitgang van de wetenschaponderzoekers van Oxford universiteitOnder leiding van Samar Khatiwala, een professor bij de afdeling Aardwetenschappen, verkort een nieuw algoritme de voorbereidingstijd.

Basis voorbereidende fase

De instelfase is noodzakelijk om de modellen goed te laten werken. ” Zonder deze initiële stabilisatieperiode, de zogenaamde ‘turn-over’-fase, kan het model ‘afdrijven’ en veranderingen simuleren die ten onrechte kunnen worden toegeschreven aan door de mens veroorzaakte factoren.Hij specificeert Studie vrijgave. Voor sommige IPCC-simulaties duurt dit momenteel enkele maanden tot wel twee jaar. ” Zelfs op enkele van de krachtigste supercomputers ter wereld kost een enkele simulatie doorgaans minstens enkele maanden rekentijd”, legt Samar Khatiwal uit. Modellen die componenten zoals mariene sedimenten omvatten, hebben nog steeds veel meer tijd nodig.. “deze periode” Het verhindert dat klimaatonderzoekers hun model met een hogere resolutie kunnen uitvoeren en de onzekerheid kunnen bepalen door herhaalde simulaties uit te voeren.De onderzoekers voegen toe aan het onderzoek.

Lees ook: Klimaatverbintenissen: de meerderheid van de landen heeft deze in 2020 niet gehaald

Het algoritme van professor Samar Khatiwala maakt gebruik van een wiskundige benadering die Anderson-versnelling wordt genoemd. Ze zijn in de jaren zestig gemaakt door wiskundige D.J. Anderson om de oplossing van de Schrödingervergelijking te versnellen. Deze methode wordt tegenwoordig veel gebruikt om de structuur van atomen te berekenen. Voor ESM’s verkort deze methode de voorbereidingstijd.” Van enkele maanden tot minder dan een week“, zo staat in het persbericht. ” Toen het algoritme werd getest op modellen die werden gebruikt in simulaties van het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering, was het model gemiddeld tien keer sneller in het opzetten van het model dan de methoden die momenteel worden gebruikt.De onderzoekers voegen eraan toe.

Het algoritme is gemiddeld tien keer sneller

Met dit nieuwe algoritme krijgen onderzoekers de mogelijkheid om hetzelfde model meerdere keren te gebruiken tijdens hetzelfde onderzoek. Hierdoor kunnen ze bijvoorbeeld de resultaten van twee simulaties vergelijken met enigszins verschillende parameters. ” Het verminderen van modelbias tegen veel lagere kosten in termen van tijd en energie is duidelijk cruciaal voor het simuleren van klimaatverandering, maar misschien wel de grootste waarde van dit onderzoek ligt uiteindelijk voor beleidsmakers die moeten weten hoe betrouwbaar klimaatprojecties zijn.“, legt Samar Khatiwala uit.

Lees ook: IPCC-samenvatting: Dit decennium zal ‘duizenden jaren lang’ gevolgen hebben

In deze studie werd Anderson-versnelling toegepast op twee biogeochemische modellen in de oceaan, wat typerend is voor de modellen die in het ESM zijn opgenomen. Weliswaar in A Studie uit 2023Professor Khatiwala legde uit dat deze methode “ Het kan de convergentie naar evenwicht voor een breed scala aan oceaangeochemische modellen 10 tot 25 keer versnellen.. Bovendien, ” Hoewel de huidige studie zich richt op de oceaan, suggereren voorlopige resultaten dat deze aanpak ook kan worden toegepast op complexe terrestrische modellen.De professor voegt eraan toe. Volgens de studie is deze methode behoorlijk Zwarte doos“. Dit betekent dat het op verschillende modellen kan worden toegepast zonder rekening te houden met hun verschillende interne functies. Dus dit ” Dit maakt het gemakkelijk toepasbaar op veel modellen die worden gebruikt bij klimaatbeoordelingen.Selecteer onderzoekers.

Een waardevolle ontdekking voor het komende IPCC-rapport

Om het zevende rapport van het Intergouvernementeel Panel over Klimaatverandering te produceren, begonnen verschillende onderzoeksgroepen met het voorbereiden van hun modellen. Volgens het persbericht van het onderzoek werkt professor Khatiwala al samen met verschillende modelleringscentra om zijn algoritme te testen. ” Het ontwikkelen van een nieuw algoritme is het makkelijke gedeelte. Anderen overtuigen om het te gebruiken is vaak de grootste uitdaging. Het is daarom veelbelovend dat het Britse Met Office en andere centra voor klimaatmodellering hiermee experimenteren.En hij is opgewonden Gesprek.

Deze nieuwe methode wordt door deze centra hartelijk verwelkomd. zegt professor Colin Jones, hoofd van Earth System Modeling, gefinancierd door het NERC/Met Office. ” Rotatie is altijd erg duur geweest in termen van rekenkosten en tijd. De nieuwe methoden ontwikkeld door professor Khatiwala beloven deze impasse te doorbreken en een enorme sprong voorwaarts te maken in de efficiëntie van het weergeven van deze complexe modellen, waardoor ons vermogen om betrouwbare en tijdige schattingen van de mondiale klimaatverandering te geven aanzienlijk wordt vergroot.Hij legt uit.

Lees ook: De oceanen slaan meer koolstof op dan geschat in het laatste IPCC-rapport

Voor professor Helen Hewitt (OBE), covoorzitter van de commissie Gekoppeld Model Intercomparison Project (CMIP)De resultaten van dit onderzoek zijn belangrijk. CMIP heeft tot doel de nieuwste gegevens over mondiale klimaatmodellen te verzamelen. Deze dienen vervolgens als basis voor IPCC-rapporten. ” Beleidsmakers vertrouwen op klimaatvoorspellingen om de onderhandelingen te sturen terwijl de wereld probeert te voldoen aan de Overeenkomst van Parijs. Dit werk is een stap in de richting van het verkorten van de tijd die nodig is om deze belangrijke klimaatvoorspellingen te maken.verwelkomt professor Helen Hewitt.