4. Đánh giá sự biến đổi khí hậu theo phạm vi lớn khi được môphỏng bởi sự mô hình toàn cầu liên kết.
6.3.3.Những sự phản hồi từ băng quyển
Nhiều thông tin phản hồi đã đóng góp quan trọng vào độ nhạy khí hậu toàn cầu đưa lại bởi băng quyển. Một điểm nổi bật của phản ứng tới mô hình khí hậu là việc tăng nồng độ khí nhà kính trong khí quyển vùng cực, việc thu hẹp của vùng đá băng tuyết và việc mở rộng địa cực ở nơi nhiệt độ lớp dưới tầng đối lưu tăng lên. Cùng lúc đó , phản ứng ở phạm vi rộng lớn việc tăng nồng độ khí nhà kính biến đổi lớn trong số các mô hình khí hậu (Holland và Bitz, 2003 ) không được tập chung trong các phiên bản mới nhất của AOGCMs (Chapman và Walsh, 2007; xem thêm mục 11.8) .Có thể những thói quen bước đầu cũng đóng góp vào rủi ro làm như thế nào băng quyển có thể mở ra kịch bản khí hậu trong tương lai.
Phản hồi mô hình quan trọng nhất kết hợp với băng quyển là sự tăng lên việc hấp thụ bức xạ mặt trời ,kết quả của việc giảm phản xạ từ băng tuyết trong sự ấm lên của khí hậu. Từ TAR một số quá trình đã tạo ra được mối quan hệ định lượng phản hồi suất phản xạ bề mặt kết hợp với băng quyển. Hall (2004) tìm ra rằng phản hồi suất phản xạ chịu trách nhiệm một nửa cho việc tăng gấp đôi lượng CO2 trong khí quyển. Tuy nhiên một phân tích trong thời gian dài của các mô hình kiểm soát chỉ ra rằng nó chỉ tính cho sự biến đổi nội bộ nhỏ. Hall và Qu (2006) chỉ ra rằng những sai lệch của nhiều mô hình MMD trong mô phỏng chu trình quan sát hàng năm của
đất bao phủ tuyết (đặc biệt tan băng vào vùa xuân) liên hệ mật thiết với biến đổi ở quy mô trong cường độ phản hồi suất phản xạ của tuyết, mô phỏng bởi những mô hình tương tự trong kịch bản thay đổi khí hậu. Sai lệch chu kỳ theo mùa đáng chú ý có thể cung cấp ràng buộc rằng có thể giảm sai lệch trong những mô hình phản hồi suất phản xạ của tuyết dưới dạng thay đổi khí hậu. Tuy nhiên có thể sử dụng phản hồi suất phản xạ tuyết theo mùa để đánh giá phản hồi phản xạ tuyết dưới dạng các điều kiện biến đỏi khia hậu tất nhiên phụ thuộc vào liên hệ giữa 2 sự phản hồi đưa ra bởi GCMs (phần 8.10). Một kết quả được tìm ra độc lập bởi Winton (2006a) và Qu và Hall (2005 ) là các quá trình bề mặt là nguồn chính của những sai lệch trong các mô hình khí hậu của phản hồi suất phản xạ bề mặt hơn là mô phỏng sự khác nhau trong vùng mây ở các vùng băng quyển.
Tìm hiểu những sự phản hồi khác kết hợp với băng quyển (phản hồi cách nhiệt băng, phản hồi MOC/SST- băng biển, phản hồi dày lên và lớn lên của băng ) đã được cải thiện từ TAR (NRC, 2003; Bony ..., 2006). Tuy nhiên những ảnh hưởng tương đối đến độ nhạy khí hậu của các phản hồi này đã không được định lượng. Việc tìm hiểu và đánh giá những phản hồi băng biển bị trở ngại bởi sự kết nối của các quá trình trong phạm vi rộng lớn của khí quyển và đại dương ,đặc thù các quá trình mây địa cực và nhiệt độ đại dương và sự vận chuyển của nước ngọt. Ngoài ra từ những tiến bộ ấn tượng đã xảy ra trong phát triển các thành phần băng biển trong AOGCMs từ TAR, đặc biệt là phần lớn chúng chứa đựng các quá trình động
lực phức tạp (Mục 8.2.4) , đánh giá phản hồi băng quyển thông qua các tham số của mô hình dựa vào quan sát bị cản trở bởi việc thiếu dữ liệu quan sát ở các khu vực địa cực cần thiết quan sát độ dày của băng là một vấn đề cần xem xét.
Vai trò của động lực học băng biển trong độ nhạy khí hậu vẫn không chắc chắn trong nhiều năm : Một số kết quả gần đây với việc kết nối AGCMs với các mô hình đại dương (Hewitt...., 2001; Vavrus và Harrison, 2003) ủng hộ giả thiết rằng sự mô tả các động lực băng biển trong các mô hình khí hậu đã dung hòa tác động trong độ nhạy khí hậu . Tuy nhiên những kinh nghiệm với AOGCMs đầy đủ (Holland and Bitz, 2003) chỉ ra rằng không có quan hệ ràng buộc giữa phản ứng khí hậu nhất thời và sự góp mặt hoặc vắng mặt của các động lực băng, với nhiều mô hình khác nhau dùng bất kì tín hiệu nào có thể đưa ra động lực băng. Một sự kết nối quan trọng giữa mô phỏng ban đầu về băng biển và sự phản ứng đối với khí nhà kính cưỡng bức (Holland và Bitz, 2003; Flato, 2004) xa hơn nữa hạn chế những thí nghiệm ”sạch ” nhằm xác định và định lượng vai trò của các động lực băng đá biển.
Nhiều quá trình, khác với sự phản hồi xuất phản xạ bề mặt đã chỉ ra rằng cũng đóng góp vào mở rộng địa cực của các mô hình ấm lên (Alexeev, 2003, 2005; Holland và Bitz, 2003; Vavrus, 2004; Cai, 2005; Winton, 2006b) . Một điều quan trọng khác là vận chuyển năng lượng vùng địa cực bổ sung , những đóng góp từ hơi nước mây và nhiệt độ ở khu vực rộng lớn (phản hồi) đã được xác điịnh. Những
quá trrình và những tác động qua lại giữa chúng là rất phức tạp, tuy nhiên với sự biến đổi thật sự giữa các mô hình (Winton 2006b) và những đóng góp quan trọng liên hệ của chúng đến mở rộng khu vực ẩm ướt lớn đã chưa được giải quyết đúng mức.
Hình 8.16 Đồ thị biểu diễn các giá trị ∆αs/∆Ts mô phỏng mùa xuân trong thay đổi khí hậu (trục tung) và các giá trị ∆αs/∆Ts mô phỏng mùa xuân theo chu kì theo mùa (trục hoành) trong các thí nghiệm biến đổi khí hậu tạm thời với 17 AOGCM sử dụng trong báo cáo này (∆αs và ∆Ts tương ứng là suất phản xạ bề mặt và nhiệt khí bề mặt) . Các giá trị biến đổi khí hậu ∆αs/∆Ts giảm trong trung bình suất phản xạ bề mặt mùa xuân trên khắp lục địa Bắc bán cầu giữa thế kỉ thứ 20 và thế kỉ thứ 22 phân chia bởi tăng nhiệt độ không khí bề mặt trong khắp khu vực
trong cùng một khoảng thời gian. Chu kì theo mùa các giá trị ∆αs/∆Ts là khác nhau giữa thế kỉ thứ 20 trung bình tháng 4 và tháng 5 . ∆α trung bình trên khắp lục địa Bắc bán cầu phân chia bởi sự khác nhau giữa tháng 4 và tháng 5 . Ts trung bình trên cùng khu vực và cùng khoảng thời gian. Đường hồi quy bình phương nhỏ nhất thích hợp cho những mô phỏng (đường đậm) vả quan sát chu kì theo mùa giá trị ∆αs/∆Ts dựa vào phân tích SCCP và ERA40 (đường gạch nối) cũng đã chỉ ra điều này. Vệt màu sẫm mang lại một đánh giá sai số thống kê theo công thức sai số tiêu chuẩn trong đánh giá giá trị trung bình của một chuỗi thời gian (trong trường trường hợp này , quan sát theo một chuỗi thời gian (trong trường hợp này, quan sát của thời gian của ∆αs/∆Ts) mang lại biến đổi và độ lớn của chuỗi thời gian. Nếu sai số thông kê này chỉ là do tính toán có thể cho rằng quan sát giá trị đúng thực tế ngoài vùng sẫm là 5 %. mỗi một con số ứng với một AOGCM riêng( xem bảng 8.1) Hiệu chỉnh Bởi Hall và Qu (2006)
6.4.Làm thế nào để đánh giá mức độ tin cậy tương đối từ những sự phản hồi được mô phỏng bởi những mô hình khác nhau.
Những đánh giá của chúng ta về độ tin cậy của mối quan hệ trong dự án về khí hậu từ những mô hình khác nhau giúp ta có những nhận xét toàn diện về công việc này và nó còn cho phép chúng ta xác định được những sai số của mô hình ở những quy mô khác nhau trong các quá trình biến đổi những thống kê khí hậu bao gồm mô hình khí hậu chung và từng thành phần khí hậu.
Để thực hiện những dự án về khí hậu trong tương lai cần phải có sự kết nối chặt chẽ hơn giữa một hoặc vài khía cạnh của biến đổi khí hậu: Độ nhạy của khí hậu, những dạng quy mô lớn của biến đổi khí hậu (Sự đối xứng liên bán cầu, sự mở rộng của địa cực, sự biến đổi nhiệt độ theo phương thẳng đứng, tương quan giữa diện tích đất liền và đại dương) dạng khu vực hoặc những khía cạnh tạm thời của biến đổi khí hậu.
Ví dụ như để đánh giá mức độ tin cậy trong dự án mô hình khí hậu của Australian: cần bao gồm một số tiêu chuẩn về chất lượng từ mô hình ENSO bởi vì khí hậu của Australian phụ thuộc nhiều vào sự biến đổi này (Xem thêm phần 11.7)
Để việc đánh giá mức độ tin cậy từ những mô hình kỹ thuật khác nhau cho độ nhạy của khí hậu được tốt hơn. Có 2 cách để kiểm tra có sẵn đó là:
- Kiểm tra mối quan hệ giữa những phản ứng kết hợp khí hậu toàn cầu với những cưỡng bức bên ngoài rõ ràng (thảo luận trong chương 6,9 và 10 ; Bảng 10.2)
- Kiểm tra tập trung vào mô hình của các quá trình chủ yếu dựa vào thông tin phản hồi.
Dựa vào những hiểu biết chính về các quá trình vật lý mà kiểm soát phản ứng khí hậu (Phần 8.63) và cũng là nguồn gốc của sự khác nhau biên mô hình trong mô phỏng các phản hồi (Phần 8.6.2). Những đặc trưng khí hậu sau khá quan trọng:
- Phản hồi tốc độ giảm nhiệt độ và hơi nước, phản ứng của RH ở tầng đối lưu dưới và giảm nhiệt độ theo thế kỷ hoặc thập kỷ thay đổi khí hậu.
- Phản hồi mây, phản ứng của những tầng mây ranh giới và đậm mây tới thay đổi những điều kiện khí hậu hoặc bề mặt và thay đổi thuộc tính bức xạ đám mây kết hợp với thay đổi hệ thống thời tiết nhiệt đới
- Phản hồi suất phản xạ của tuyết, mối quan hệ giữa nhiệt độ khí bề mặt và tan băng ở các khu vực phía Bắc trong suốt mùa xuân
- Phản hồi băng biển, mô phỏng độ dày băng biển.
Nhiều thử nghiệm chuẩn đoán đã được đề xướng từ TAR (Phần 8.6.3) nhưng một số chấp nhận sử dụng một phần lớn các mô hình hiện tại. Hơn nữa, nó vẫn chưa rõ ràng những thử nghiệm quyết định cho việc ràng buộc các dự án trong tương lai. Vì vậy, một mô hình đo lường chuẩn mà có thể được sử dụng ở quy mô hẹp cho phản hồi biến đổi khí hậu và độ nhạy khí hậu có vẻ hợp lý để được phát triển.