อ่าน 8 นาที
climateprediction.net
climate prediction .net ( CPDN ) เป็น โครงการ คอมพิวเตอร์อาสาสมัคร เพื่อตรวจสอบและลดความไม่แน่นอนใน การสร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ โดยมีเป้าหมายที่จะทำเช่นนี้โดยการรันแบบจำลองต่างๆ...
climateprediction.net
โปรแกรม รักษาหน้าจอ .net สำหรับการพยากรณ์สภาพภูมิอากาศ | |
| นักพัฒนา | มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด |
|---|---|
| การเผยแพร่ครั้งแรก | วันที่ 12 กันยายน พ.ศ. 2546 |
| สถานะการพัฒนา | คล่องแคล่ว |
| ระบบปฏิบัติการ | ข้ามแพลตฟอร์ม |
| แพลตฟอร์ม | บอยน์ค |
| ใบอนุญาต | กรรมสิทธิ์[ 1 ] |
| ประสิทธิภาพโดยเฉลี่ย | 78.8 TFLOPS [ 2 ] |
| ผู้ใช้งานที่ใช้งานอยู่ | 7,516 |
| ผู้ใช้ทั้งหมด | 305,577 [ 2 ] |
| โฮสต์ที่ใช้งานอยู่ | 10,275 [ 2 ] |
| โฮสต์ทั้งหมด | 652,792 [ 2 ] |
| เว็บไซต์ | www.cpdn.org |
climate prediction .net ( CPDN ) เป็น โครงการ คอมพิวเตอร์อาสาสมัครเพื่อตรวจสอบและลดความไม่แน่นอนในการสร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศโดยมีเป้าหมายที่จะทำเช่นนี้โดยการรันแบบจำลองต่างๆ หลายแสนแบบ ( ชุดแบบจำลองสภาพภูมิอากาศขนาด ใหญ่ ) โดยใช้เวลาว่างที่ได้รับบริจาคจากคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ทั่วไป ซึ่งจะนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นว่าแบบจำลองได้รับผลกระทบอย่างไรจากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในพารามิเตอร์ จำนวนมาก ที่ทราบกันว่ามีอิทธิพลต่อสภาพภูมิอากาศโลก[ 3 ]
โครงการนี้อาศัย กรอบงาน BOINCซึ่งผู้เข้าร่วมโดยสมัครใจตกลงที่จะดำเนินการบางกระบวนการของโครงการในฝั่งไคลเอ็นต์บนคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลของตน หลังจากได้รับงานจากฝั่งเซิร์ฟเวอร์เพื่อดำเนินการ
CPDN ซึ่งดำเนินการโดยมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดในอังกฤษ เป็นหลัก ได้รวบรวมพลังการประมวลผลและสร้างข้อมูลมากกว่าโครงการจำลองสภาพภูมิอากาศอื่นๆ[ 4 ]จนถึงปัจจุบันได้สร้างข้อมูลจำลองมากกว่า 100 ล้านปี[ 5 ]ณ เดือนมิถุนายน 2016 มีผู้เข้าร่วมที่ใช้งานอยู่มากกว่า 12,000 รายจาก 223 ประเทศ โดยมีเครดิต BOINC รวมมากกว่า 27 พันล้าน รายงาน พลังการประมวลผลประมาณ 55 เทราฟลอป (55 ล้านล้านการดำเนินการต่อวินาที) [ 6 ]
จุดมุ่งหมาย

จุดมุ่งหมายของ โครงการ พยากรณ์ สภาพภูมิอากาศ .net คือการตรวจสอบความไม่แน่นอนในการกำหนดพารามิเตอร์ต่างๆ ที่ต้องใช้ในแบบจำลองสภาพภูมิอากาศที่ทันสมัย[ 7 ]แบบจำลองจะถูกรันหลายพันครั้งโดยมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในพารามิเตอร์ทางฟิสิกส์ต่างๆ (' กลุ่มตัวอย่าง ขนาดใหญ่ ') และโครงการจะตรวจสอบว่าผลลัพธ์ของแบบจำลองเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร พารามิเตอร์เหล่านี้ไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด และความแปรผันอยู่ในช่วงที่ถือว่าสมเหตุสมผล ซึ่งจะช่วยให้โครงการสามารถปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับความไวของแบบจำลองต่อการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย และต่อสิ่งต่างๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงใน วัฏจักร คาร์บอนไดออกไซด์และกำมะถันในอดีต การประมาณการการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต้องทำโดยใช้การรันแบบจำลองเพียงครั้งเดียว หรืออย่างดีที่สุดก็คือกลุ่มตัวอย่างขนาดเล็กมาก (หลักสิบแทนที่จะเป็นหลักพัน) โดยการใช้คอมพิวเตอร์ของผู้เข้าร่วม โครงการจะสามารถปรับปรุงความเข้าใจและความมั่นใจในการคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้มากกว่าที่เคยเป็นไปได้โดยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีอยู่ในปัจจุบันสำหรับนักวิทยาศาสตร์
โครงการ ทดลองพยากรณ์สภาพภูมิอากาศ.net มีจุดประสงค์เพื่อช่วย "ปรับปรุงวิธีการในการประเมินความไม่แน่นอนของการคาดการณ์และสถานการณ์สภาพภูมิอากาศ รวมถึงการจำลองแบบกลุ่มระยะยาวโดยใช้แบบจำลองที่ซับซ้อน" ซึ่งคณะกรรมาธิการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (IPCC) ระบุไว้ในปี 2544 ว่าเป็นเรื่องที่มีความสำคัญสูง หวังว่าโครงการทดลองนี้จะช่วยให้ผู้กำหนดนโยบายมีพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ที่ดีขึ้นในการแก้ไขปัญหาใหญ่ระดับโลกที่อาจเกิดขึ้นในศตวรรษที่ 21
ดังแสดงในกราฟด้านบน แบบจำลองต่างๆ มีการกระจายผลลัพธ์ที่ค่อนข้างกว้างเมื่อเวลาผ่านไป สำหรับแต่ละเส้นโค้ง ทางด้านขวาสุดจะมีแท่งแสดงช่วงอุณหภูมิสุดท้ายสำหรับแบบจำลองแต่ละเวอร์ชัน ยิ่งขยายแบบจำลองไปในอนาคตไกลเท่าไร ความแปรปรวนระหว่างแบบจำลองก็จะยิ่งกว้างขึ้นเท่านั้น ประมาณครึ่งหนึ่งของความแปรปรวนขึ้นอยู่กับสถานการณ์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ในอนาคต มากกว่าความไม่แน่นอนในแบบจำลอง การลดความแปรปรวนเหล่านั้น ไม่ว่าจะมาจากสถานการณ์ที่ดีขึ้นหรือการปรับปรุงแบบจำลอง ล้วนเป็นสิ่งที่ต้องการเว็บไซต์climate prediction.netกำลังทำงานเกี่ยวกับความไม่แน่นอนของแบบจำลอง ไม่ใช่สถานการณ์ต่างๆ
ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์สามารถรันแบบจำลองและเห็นว่า x% ของแบบจำลองทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น y องศาเมื่อตอบสนองต่อแรงผลักดันสภาพภูมิอากาศ z แต่ยังไม่แน่ใจว่า x% เป็นตัวแทนที่ดีของความน่าจะเป็นที่จะเกิดขึ้นในโลกแห่งความเป็นจริงหรือไม่ แบบจำลองบางแบบจะดีและบางแบบจะแย่ในการสร้างสภาพภูมิอากาศในอดีตเมื่อได้รับแรงผลักดันสภาพภูมิอากาศในอดีตและเงื่อนไขเริ่มต้น (การพยากรณ์ย้อนหลัง ) การเชื่อถือแบบจำลองที่ทำได้ดีในการสร้างอดีตมากกว่าแบบจำลองที่ทำได้ไม่ดีนั้นสมเหตุสมผล ดังนั้น แบบจำลองที่ทำได้ไม่ดีจะถูกลดน้ำหนักลง[ 3 ]
การทดลอง

แบบจำลองต่างๆ ที่เว็บไซต์ climate prediction .net มีและจะเผยแพร่ มีรายละเอียดดังต่อไปนี้เรียงตามลำดับเวลา ดังนั้น ผู้ที่เพิ่งเข้าร่วมเมื่อเร็วๆ นี้ จึงมีแนวโน้มที่จะใช้แบบจำลอง transient coupled modelอยู่
- แบบจำลองแผ่นคลาสสิก - การทดลองดั้งเดิมไม่ได้อยู่ภายใต้BOINCดู#แบบจำลองดั้งเดิมสำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม แบบจำลองนี้ยังคงใช้เฉพาะในหลักสูตรระยะสั้นของ OU เท่านั้น[ 8 ]
- BOINC Slab Model - เหมือนกับSlab Model รุ่น คลาสสิก แต่จำหน่ายภายใต้แบรนด์BOINC
- แบบจำลองการไหลเวียนของเทอร์โมฮาไลน์ (THC) - การตรวจสอบว่าสภาพภูมิอากาศอาจเปลี่ยนแปลงอย่างไรในกรณีที่ความแรงของการไหลเวียนของเทอร์โมฮาไลน์ลดลงการทดลองนี้ได้ปิดรับผู้เข้าร่วมใหม่แล้ว เนื่องจากมีผลลัพธ์เพียงพอแล้ว เป็นแบบจำลองสี่เฟสรวมทั้งหมด 60 ปี แบบจำลองสามเฟสแรกเหมือนกับแบบจำลอง Slab ข้างต้น เฟสที่สี่กำหนดผลกระทบของการชะลอตัวลง 50% ในการไหลเวียนของเทอร์โมฮาไลน์โดยกำหนดการ เปลี่ยนแปลง SSTในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือที่ได้มาจากการทดลองอื่นๆ [ 9 ]
- แบบจำลองวัฏจักรซัลเฟอร์ - การตรวจสอบผลกระทบของละอองลอยซัลเฟตต่อสภาพภูมิอากาศ การทดลองนี้จะจำลองซัลเฟอร์ในรูปแบบสารประกอบหลายชนิด รวมถึงไดเมทิลซัลไฟด์และละอองลอยซัลเฟต [ 10 ]การทดลองนี้เริ่มต้นในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2548 และเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับ Hindcastเป็นแบบจำลอง 5 เฟส รวมทั้งหมด 75 ปีแบบจำลอง ช่วงเวลาจะยาวขึ้นประมาณ 70% ทำให้แบบจำลองนี้ยาวกว่าแบบจำลองแผ่นเริ่มต้นประมาณ 2.8 เท่า [ 11 ]แม้ว่าแบบจำลองบางส่วนยังคงใช้งานได้ แต่ก็ไม่มีการเผยแพร่แบบจำลองใหม่ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2549 [ 12 ]
- แบบจำลองการหมุนวนแบบเชื่อมโยง - การรวมอิทธิพลของมหาสมุทรเข้ากับแบบจำลองพื้นฐานในลักษณะที่ไดนามิกและสมจริงยิ่งกว่าแบบจำลองแผ่นพื้น เริ่มต้น นี่เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการพยากรณ์ย้อนหลัง งานนี้เสร็จสมบูรณ์แล้วและตามแผนที่วางไว้ ไม่ได้เผยแพร่สู่สาธารณะ คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุด 200-500 เครื่องได้รับเชิญให้เข้าร่วมเนื่องจากเป็นแบบจำลอง 200 ปี และจำเป็นต้องได้ผลลัพธ์ภายในเดือนกุมภาพันธ์ 2549 สำหรับการเปิดตัวแบบจำลองแบบเชื่อมโยงชั่วคราว
- แบบจำลองคู่แบบชั่วคราว - ประกอบด้วย การพยากรณ์ย้อนหลัง 80 ปี และ การพยากรณ์ล่วงหน้า 80 ปีการพยากรณ์ย้อนหลังนี้ใช้เพื่อทดสอบว่าแบบจำลองทำงานได้ดีเพียงใดในการสร้างสภาพภูมิอากาศในช่วงปี 1920 ถึง 2000 [ 13 ]เปิดตัวในเดือนกุมภาพันธ์ 2006 ภายใต้ แบรนด์ BBC Climate Change Experimentและต่อมาได้เผยแพร่จากเว็บไซต์ CPDN ด้วย
- โครงการวิเคราะห์สาเหตุตามฤดูกาล - นี่คือแบบจำลองความละเอียดสูงสำหรับปีจำลองเดียวเพื่อดูเหตุการณ์ปริมาณน้ำฝนสุดขั้ว การทดลองนี้ใช้เวลาน้อยกว่ามากเนื่องจากเป็นปีจำลองเดียว แต่มีเซลล์มากกว่าถึง 13.5 เท่า และช่วงเวลาเพียง 10 นาทีแทนที่จะเป็น 30 นาที ความละเอียดที่เพิ่มขึ้นนี้หมายความว่าต้องใช้ RAM อย่างน้อย 1.5กิกะไบต์โดยใช้แบบจำลองสภาพภูมิอากาศ HadAM3-N144 [ 14 ]
ประวัติศาสตร์
ไมล์ส อัลเลนเริ่มคิดถึงความจำเป็นของแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ ขนาดใหญ่ ตั้งแต่ปี 1997 แต่เพิ่งได้รู้จักความสำเร็จของโครงการ SETI@homeในปี 1999 ข้อเสนอขอรับทุนครั้งแรกในเดือนเมษายนปี 1999 ถูกปฏิเสธเนื่องจากมองว่าไม่สมจริงอย่างสิ้นเชิง
หลังจากการนำเสนอในการประชุมสภาพภูมิอากาศโลกที่เมืองฮัมบูร์กในเดือนกันยายน พ.ศ. 2542 และบทวิจารณ์ในNature [ 15 ]ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2542 มีผู้ลงทะเบียนเข้าร่วมโครงการนี้หลายพันคน ซึ่งคาดว่าจะพร้อมใช้งานในเร็วๆ นี้ การแตก ของฟองสบู่ดอทคอมไม่ได้ช่วยอะไร และโครงการก็ตระหนักว่าพวกเขาจะต้องเขียนโปรแกรมส่วนใหญ่ด้วยตนเองแทนที่จะจ้างบริษัทภายนอก
โครงการนี้เปิดตัวเมื่อวันที่ 12 กันยายน 2546 และในวันที่ 13 กันยายน 2546 โครงการนี้ได้ก้าวข้ามขีดจำกัดของEarth Simulatorจนกลายเป็นศูนย์จำลองสภาพภูมิอากาศที่ใหญ่ที่สุดในโลก
การเปิดตัวในปี 2003 มีเพียงโปรแกรมไคลเอนต์แบบ "คลาสสิก" สำหรับ Windows เท่านั้น ต่อมาในวันที่ 26 สิงหาคม 2004 ได้มีการเปิดตัวโปรแกรมไคลเอนต์ BOINCที่รองรับ Windows, LinuxและMac OS Xโปรแกรม "คลาสสิก" จะยังคงใช้งานได้ต่อไปอีกหลายปีเพื่อสนับสนุนหลักสูตรของมหาวิทยาลัยเปิด BOINC ได้หยุดการเผยแพร่แบบจำลองคลาสสิกแล้ว โดยหันมาเผยแพร่แบบจำลองวัฏจักรซัลเฟอร์แทน โปรแกรมไคลเอนต์ BOINC ที่ใช้งานง่ายกว่าและเว็บไซต์ชื่อ GridRepublic ซึ่งรองรับ climate prediction .net และโครงการ BOINC อื่นๆ ได้ถูกปล่อยออกมาในเวอร์ชันเบต้าในปี 2006
การ ทดลอง การชะลอตัวของ การไหลเวียนของกระแสน้ำเนื่องจากอุณหภูมิและความเค็มได้เริ่มขึ้นในเดือนพฤษภาคม ปี 2547 ภายใต้กรอบการทำงานแบบคลาสสิก เพื่อให้สอดคล้องกับภาพยนตร์เรื่องThe Day After Tomorrowโปรแกรมนี้ยังคงสามารถใช้งานได้ แต่ไม่สามารถดาวน์โหลดได้อีกต่อไป การวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ได้ถูกเขียนไว้ใน วิทยานิพนธ์ของ Nick Faullแล้ว บทความเกี่ยวกับวิทยานิพนธ์นี้ยังอยู่ระหว่างการดำเนินการ ไม่มีแผนการวิจัยเพิ่มเติมใดๆ เกี่ยวกับแบบจำลองนี้อีก
แบบจำลองวัฏจักรซัลเฟอร์ถูกเปิดตัวในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2548 การสร้างแบบจำลองใช้เวลานานกว่าแบบจำลองเดิม เนื่องจากมีห้าขั้นตอนแทนที่จะเป็นสามขั้นตอน และแต่ละช่วงเวลาก็ซับซ้อนมากขึ้นด้วย
ภายในเดือนพฤศจิกายน ปี 2548 จำนวนผลลัพธ์ที่เสร็จสมบูรณ์มีจำนวน 45,914 รุ่นคลาสสิก 3,455 รุ่นเทอร์โมฮาไลน์ 85,685 รุ่น BOINC และ 352 รุ่นวงจรซัลเฟอร์ ซึ่งคิดเป็นเวลาการประมวลผลแบบจำลองกว่า 6 ล้านปี
ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2549 โครงการได้ก้าวไปสู่แบบจำลองสภาพภูมิอากาศที่สมจริงยิ่งขึ้น การทดลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของ BBC [ 16 ]ได้เปิดตัว โดยมีผู้เข้าร่วมประมาณ 23,000 คนในวันแรกการจำลองสภาพภูมิอากาศชั่วคราวได้นำมหาสมุทรที่สมจริงเข้ามาใช้ ทำให้การทดลองสามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงในการตอบสนองของสภาพภูมิอากาศเมื่อแรงผลักดันสภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงไป แทนที่จะเป็นการตอบสนองสมดุลต่อการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ เช่น การเพิ่ม ระดับ คาร์บอนไดออกไซด์ เป็นสองเท่า ดังนั้น การทดลองจึงได้ก้าวไปสู่การพยากรณ์ย้อนหลังตั้งแต่ปี พ.ศ. 2463 ถึง พ.ศ. 2543 เช่นเดียวกับการพยากรณ์ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2543 ถึง พ.ศ. 2533 แบบจำลองนี้ใช้เวลานานกว่ามาก
BBC ได้ประชาสัมพันธ์โครงการนี้ โดยมีคอมพิวเตอร์เข้าร่วมกว่า 120,000 เครื่องในช่วงสามสัปดาห์แรก
ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2549 ได้มีการเปิดตัวแบบจำลองความละเอียดสูงอีกโครงการหนึ่ง ซึ่งก็คือโครงการวิเคราะห์ปัจจัยตามฤดูกาล (Seasonal Attribution Project )
ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2549 พบว่าโมเดลที่เชื่อมโยงกันมีปัญหาในการป้อนข้อมูล งานนี้มีประโยชน์สำหรับวัตถุประสงค์ที่แตกต่างจากที่โฆษณาไว้ ต้องแจกจ่ายโมเดลใหม่[ 17 ] [ 18 ]
ผลลัพธ์จนถึงปัจจุบัน
ผลการทดลองครั้งแรกได้รับการตีพิมพ์ในNatureในเดือนมกราคม พ.ศ. 2548 โดยแสดงให้เห็นว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์เพียงเล็กน้อยภายในช่วงที่เป็นไปได้ โมเดลสามารถแสดงความไวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้ตั้งแต่ต่ำกว่า 2 °C ไปจนถึงมากกว่า 11 °C [ 19 ]ความไวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่สูงขึ้นนั้นถูกตั้งคำถามว่าไม่น่าเป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น โดย Gavin Schmidt (นักสร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศจากสถาบัน Goddard Institute for Space Studies ของ NASA ในนิวยอร์ก) [ 20 ]
คำอธิบาย
ความไวต่อสภาพภูมิอากาศถูกกำหนดให้เป็นการตอบสนองสมดุลของอุณหภูมิเฉลี่ยทั่วโลกต่อระดับคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ณ เดือนมิถุนายน พ.ศ. 2568 ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในปัจจุบันอยู่ที่ 426 ppm และเพิ่มขึ้น 3.72 ppm ในปีที่ผ่านมา เมื่อเทียบกับระดับก่อนยุคอุตสาหกรรมที่ 280 ppm [ 21 ] [ 22 ]
ความไวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่มากกว่า 5 °C เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าเป็นหายนะ[ 23 ] ความเป็นไปได้ที่ความไวต่อการเปลี่ยนแปลงที่สูงเช่นนี้จะเป็นไปได้เมื่อพิจารณาจากการสังเกตการณ์ได้รับการรายงานมาก่อนการทดลอง พยากรณ์สภาพภูมิอากาศ.net แต่ "นี่เป็นครั้งแรกที่GCMsสร้างพฤติกรรมเช่นนี้" [ 19 ]
แม้แต่แบบจำลองที่มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศสูงมาก ก็ยังพบว่า "มีความสมจริงเทียบเท่ากับแบบจำลองสภาพภูมิอากาศที่ทันสมัยอื่นๆ" การทดสอบความสมจริงนี้ทำโดยใช้การทดสอบค่าความคลาดเคลื่อนกำลังสองเฉลี่ย (root mean square error) ซึ่งไม่ได้ตรวจสอบความสมจริงของการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล และเป็นไปได้ว่ามาตรการวินิจฉัยเพิ่มเติมอาจกำหนดข้อจำกัดที่เข้มงวดมากขึ้นเกี่ยวกับความสมจริง การทดสอบความสมจริงที่ได้รับการปรับปรุงกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา
สิ่งสำคัญต่อการทดลองและเป้าหมายในการได้มาซึ่งฟังก์ชันการกระจายความน่าจะเป็น (pdf) ของผลลัพธ์ด้านสภาพภูมิอากาศคือการได้พฤติกรรมที่หลากหลายมาก แม้ว่าจะเพื่อตัดพฤติกรรมบางอย่างที่ไม่สมจริงออกไปก็ตาม ชุดการจำลองที่ใหญ่กว่าจะให้ pdf ที่น่าเชื่อถือกว่า ดังนั้น แบบจำลองที่มีความไวต่อสภาพภูมิอากาศสูงถึง 11 °C จึงถูกรวมไว้ด้วย แม้ว่าความแม่นยำจะจำกัดก็ตาม การทดลองเกี่ยวกับวัฏจักรซัลเฟอร์น่าจะขยายช่วงลงไปอีก
ปิอานีและคณะ (2005)
บทความนี้ ตีพิมพ์ในGeophysical Review Letters และสรุปได้ว่า: [ 24 ]
เมื่อใช้การแสดงที่มาของความคลาดเคลื่อนระหว่างแบบจำลองและข้อมูลที่มีความสอดคล้องกันภายใน เพื่อคำนวณฟังก์ชันความหนาแน่นของความน่าจะเป็นของความไวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ค่าเปอร์เซ็นไทล์ที่ 5 และ 95 จะอยู่ที่ 2.2 K และ 6.8 K ตามลำดับ ผลลัพธ์เหล่านี้มีความไว โดยเฉพาะอย่างยิ่งค่าขอบบน ต่อการแสดงที่มาของความคลาดเคลื่อนระหว่างแบบจำลองและข้อมูล
นำไปใช้ในการศึกษา
มีหลักสูตรระยะสั้นของมหาวิทยาลัยเปิด[ 8 ]และสื่อการสอน[ 25 ]สำหรับโรงเรียนเพื่อสอนวิชาที่เกี่ยวข้องกับสภาพภูมิอากาศและการสร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ นอกจากนี้ยังมีสื่อการสอนสำหรับใช้ในวิชาวิทยาศาสตร์ระดับ Key Stage 3/4, ฟิสิกส์ระดับ A (ฟิสิกส์ขั้นสูง), คณิตศาสตร์ระดับ Key Stage 3/4, ภูมิศาสตร์ระดับ Key Stage 3/4, วิทยาศาสตร์ศตวรรษที่ 21, วิทยาศาสตร์เพื่อความเข้าใจของประชาชน, การใช้คณิตศาสตร์, ระดับประถมศึกษา
แบบจำลองดั้งเดิม
การทดลองดั้งเดิมดำเนินการด้วยHadSM3ซึ่งเป็น ชั้นบรรยากาศ HadAM3จาก แบบจำลอง HadCM3แต่ใช้มหาสมุทรแบบ "แผ่นเรียบ" แทนที่จะเป็นมหาสมุทรแบบไดนามิกเต็มรูปแบบ วิธีนี้เร็วกว่า (และใช้หน่วยความจำน้อยกว่า) แบบจำลองเต็มรูปแบบ แต่ขาดการตอบสนองแบบไดนามิกจากมหาสมุทร ซึ่งรวมอยู่ในแบบจำลองมหาสมุทร-บรรยากาศแบบเต็มรูปแบบที่ใช้ในการคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศไปจนถึงปี 2100
โมเดลแต่ละรุ่นที่ดาวน์โหลดมาจะมีรายละเอียดแตกต่างกันเล็กน้อยในพารามิเตอร์ ต่างๆ ของ โมเดล
ใน "ระยะการปรับเทียบ" เริ่มต้นซึ่งกินเวลา 15 ปีของแบบจำลอง แบบจำลองจะคำนวณ "การแก้ไขฟลักซ์" ซึ่งเป็นฟลักซ์ระหว่างมหาสมุทรและบรรยากาศเพิ่มเติมที่จำเป็นต่อการรักษาสมดุลของมหาสมุทรในแบบจำลอง (มหาสมุทรในแบบจำลองไม่ได้รวมกระแสน้ำไว้ด้วย ฟลักซ์เหล่านี้จะเข้ามาทดแทนความร้อนที่จะถูกส่งผ่านโดยกระแสน้ำที่ขาดหายไปในระดับหนึ่ง)
ใน "ช่วงควบคุม" 15 ปี อุณหภูมิของมหาสมุทรจะสามารถเปลี่ยนแปลงได้ การแก้ไขฟลักซ์ควรจะทำให้แบบจำลองมีความเสถียร แต่ เกิด ปฏิกิริยาย้อนกลับขึ้นในการจำลองบางครั้ง มีการตรวจสอบคุณภาพโดยอิงจากอุณหภูมิเฉลี่ยรายปี และแบบจำลองที่ไม่ผ่านการตรวจสอบนี้จะถูกตัดทิ้ง
ใน "ขั้นตอน CO2 สองเท่า"ปริมาณ CO2 จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในทันที และแบบจำลองจะทำงานต่อไปอีก 15 ปี ซึ่งในบางกรณีอาจไม่เพียงพอที่จะทำให้แบบจำลองเข้าสู่สมดุลใหม่ (ที่อบอุ่นขึ้น) ได้ ในขั้นตอนนี้ แบบจำลองบางส่วนที่ให้ผลลัพธ์ที่ไม่สมจริงทางกายภาพจะถูกตัดทิ้งอีกครั้ง
การตรวจสอบคุณภาพในขั้นตอนควบคุมและขั้นตอน 2*CO2 ค่อนข้างอ่อนแอ: การตรวจสอบนั้นเพียงพอที่จะคัดกรองแบบจำลองที่ไม่สมจริงอย่างเห็นได้ชัด แต่ไม่ได้รวมถึง (ตัวอย่างเช่น) การทดสอบการจำลองวัฏจักรตามฤดูกาล ดังนั้นแบบจำลองบางส่วนที่ผ่านการตรวจสอบอาจยังคงไม่สมจริงอยู่ กำลังมีการพัฒนามาตรการควบคุมคุณภาพเพิ่มเติม
อุณหภูมิในช่วงที่มีปริมาณ CO2 เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าจะถูกประมาณค่าแบบเลขชี้กำลังเพื่อหาอุณหภูมิสมดุล ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างช่วงสมดุลกับช่วงควบคุมจะให้ค่าที่บ่งบอกถึงความไวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของแบบจำลองรุ่นนั้นๆ
การแสดงผลข้อมูล
โครงการคอมพิวเตอร์อาสาสมัครหลายโครงการมีโปรแกรมรักษาหน้าจอเพื่อแสดงกิจกรรมของแอปพลิเคชัน แต่โดยปกติแล้วจะไม่แสดงผลลัพธ์ขณะที่กำลังคำนวณ ในทางตรงกันข้ามโปรแกรมทำนายสภาพ ภูมิอากาศ .net ไม่เพียงแต่ใช้การแสดงภาพข้อมูลในตัวเพื่อแสดงสภาพภูมิอากาศของโลกที่กำลังจำลองอยู่เท่านั้น แต่ยังเป็นแบบโต้ตอบได้ ซึ่งช่วยให้สามารถแสดงแง่มุมต่างๆ ของสภาพภูมิอากาศ (อุณหภูมิ ปริมาณน้ำฝน ฯลฯ) ได้ นอกจากนี้ ยังมีโปรแกรมแสดงภาพข้อมูลขั้นสูงอื่นๆ ที่ช่วยให้ผู้ใช้เห็นสิ่งที่แบบจำลองกำลังทำอยู่ได้มากขึ้น (โดยปกติจะวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่สร้างขึ้นก่อนหน้านี้) และเปรียบเทียบการทำงานและแบบจำลองต่างๆ ได้
การแสดงภาพแบบเรียลไทม์บนเดสก์ท็อปสำหรับโมเดลที่เปิดตัวในปี 2546 ได้รับการพัฒนา[ 26 ]โดย Jeremy Walton ที่NAGทำให้ผู้ใช้สามารถติดตามความคืบหน้าของการจำลองของพวกเขาในขณะที่ปริมาณเมฆและอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปบนพื้นผิวโลก โปรแกรมแสดงภาพขั้นสูงอื่นๆ ที่ใช้งานอยู่ ได้แก่CPViewและIDL Advanced Visualisationซึ่งมีฟังก์ชันการทำงานที่คล้ายคลึงกัน CPView เขียนโดย Martin Sykes ผู้เข้าร่วมในการทดลอง ส่วน IDL Advanced Visualisation เขียนโดย Andy Heaps จากมหาวิทยาลัย Reading ( สหราชอาณาจักร ) และได้รับการดัดแปลงให้ทำงานร่วมกับเวอร์ชัน BOINC โดย Tesella Support Services plc
มีเพียง CPView เท่านั้นที่อนุญาตให้คุณดูข้อมูลการวินิจฉัยที่ผิดปกติ แทนที่จะเป็นอุณหภูมิ ความดัน ปริมาณน้ำฝน หิมะ และเมฆตามปกติ[ 27 ]สามารถแสดงข้อมูลได้สูงสุด 5 ชุดบนแผนที่ นอกจากนี้ยังมีฟังก์ชันที่หลากหลายมากขึ้น เช่น ค่าสูงสุด ค่าต่ำสุด ฟังก์ชันหน่วยความจำเพิ่มเติม และคุณสมบัติอื่นๆ
ฟังก์ชันการแสดงผลขั้นสูงมีฟังก์ชันสำหรับสร้างกราฟของพื้นที่ท้องถิ่นและกราฟในช่วง 1 วัน 2 วัน และ 7 วัน รวมถึงกราฟทั่วไปอย่างกราฟฤดูกาลและค่าเฉลี่ยรายปี (ซึ่งทั้งสองแพ็กเกจสามารถทำได้) นอกจากนี้ยังมีกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างละติจูดและความสูง และกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างเวลาและความสูงด้วย
ขนาดไฟล์ดาวน์โหลดของ CPView เล็กกว่ามาก และ CPView สามารถใช้งานได้กับWindows 98
ณ เดือนธันวาคม 2551 ยังไม่มีเครื่องมือแสดงภาพข้อมูลที่ใช้งานได้กับโมเดล CPDN รุ่นใหม่ ทั้ง CPView และ Advanced Visualisation ไม่ได้รับการอัปเดตเพื่อแสดงข้อมูลที่รวบรวมจากโมเดลเหล่านั้น ดังนั้นผู้ใช้จึงสามารถดูข้อมูลได้ผ่านทางโปรแกรมรักษาหน้าจอเท่านั้น
การทดลองเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของ BBC
โครงการ ทดลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของ BBCเป็นโครงการBOINCที่นำโดยมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด โดยมีพันธมิตรหลายแห่ง ได้แก่ สำนักงานอุตุนิยมวิทยาแห่งสหราชอาณาจักร, BBC , มหาวิทยาลัยโอเพ่นและมหาวิทยาลัยเรดดิงเป็นแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศแบบชั่วคราวของโครงการ climateprediction.net
ผู้เข้าร่วมจำนวนมากเข้าร่วมโครงการ โดยมีผู้ลงทะเบียนเป็นทีมมากกว่า 120,000 คน[ 28 ]
ผลการวิจัยยังคงถูกรวบรวมต่อไปอีกระยะหนึ่ง โดยมีการออกอากาศรายการโทรทัศน์ติดตามผลในเดือนมกราคม พ.ศ. 2550 เมื่อวันที่ 8 มีนาคม พ.ศ. 2552 เว็บไซต์ climate prediction.netประกาศอย่างเป็นทางการว่าการทดลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของ BBC สิ้นสุดลงแล้ว ก่อนที่จะปิดโครงการ[ 29 ]
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- เว็บไซต์อย่างเป็นทางการ

- สถิติสำหรับการพยากรณ์สภาพ ภูมิอากาศ .net
- วิดีโอสกรีนเซฟเวอร์ climateprediction.netบน YouTube
- "climateprediction.net"เอกสารสรุปโครงการวิทยุ BOINC (พอดแคสต์)
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ climateprediction.net
climate prediction .net ( CPDN ) เป็น โครงการ คอมพิวเตอร์อาสาสมัคร เพื่อตรวจสอบและลดความไม่แน่นอนใน การสร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ โดยมีเป้าหมายที่จะทำเช่นนี้โดยการรันแบบจำลองต่างๆ...
จุดมุ่งหมาย
จุดมุ่งหมายของ โครงการ พยากรณ์ สภาพภูมิอากาศ .net คือการตรวจสอบความไม่แน่นอนในการกำหนดพารามิเตอร์ต่างๆ ที่ต้องใช้ในแบบจำลองสภาพภูมิอากาศที่ทันสมัย [ 7 ] แบบจำลองจะถูกรันหลายพันครั้งโดยมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในพารามิเตอร์ทางฟิสิกส์ต่างๆ (' กลุ่มตัวอย่าง...
การทดลอง
แบบจำลองต่างๆ ที่เว็บไซต์ climate prediction .net มีและจะเผยแพร่ มีรายละเอียดดังต่อไปนี้เรียงตามลำดับเวลา ดังนั้น ผู้ที่เพิ่งเข้าร่วมเมื่อเร็วๆ นี้ จึงมีแนวโน้มที่จะใช้ แบบจำลอง transient coupled model อยู่
ประวัติศาสตร์
ไมล์ส อัลเลน เริ่มคิดถึงความจำเป็นของ แบบจำลองสภาพภูมิอากาศ ขนาดใหญ่ ตั้งแต่ปี 1997 แต่เพิ่งได้รู้จักความสำเร็จของ โครงการ SETI@home ในปี 1999 ข้อเสนอขอรับทุนครั้งแรกในเดือนเมษายนปี 1999 ถูกปฏิเสธเนื่องจากมองว่าไม่สมจริงอย่างสิ้นเชิง