Klimatologi

Ilmu atmosfer
Meteorologi
Klimatologi
Fisika atmosfer
Kimia atmosfer

Klimatologi (Yunani: κλίμα, Klima, "wilayah, zona"; dan-λογία,-logia) adalah studi iklim, ilmiah didefinisikan sebagai kondisi cuaca rata-rata selama periode waktu tertentu, dan merupakan cabang dari ilmu atmosfer . Pengetahuan dasar iklim dapat digunakan dalam peramalan cuaca jangka pendek dengan menggunakan teknik analog seperti El Niño - Southern Oscillation (ENSO), yang Madden-Julian Oscillation (MJO), Osilasi Atlantik Utara (NAO), Annualar Utara Mode (NAM ), osilasi Arktik (AO), Pasifik Utara (NP) Index, Decadal Pasifik Oscillation (PDO), dan Pasifik Interdecadal Osilasi (IPO). Model iklim digunakan untuk berbagai tujuan dari studi mengenai dinamika iklim cuaca dan sistem untuk proyeksi iklim di masa mendatang.

Sejarah

Mungkin orang yang paling awal untuk mengadakan hipotesa konsep perubahan iklim adalah abad pertengahan ilmuwan Cina Shen Kuo (1031-1095 AD). Shen Kuo berteori bahwa iklim secara alamiah bergeser lebih dari satu rentang waktu yang sangat besar, setelah mengamati bambu membatu ditemukan di bawah tanah dekat Yanzhou (modern Yan'an, provinsi Shaanxi), wilayah iklim kering tidak cocok untuk pertumbuhan pohon bambu.

Peneliti iklim awal termasuk Edmund Halley, yang menerbitkan peta angin perdagangan pada 1686, setelah perjalanan ke belahan bumi selatan. Benjamin Franklin, di abad ke-18, adalah orang pertama yang memetakan jalannya Streaming Teluk untuk digunakan di luar negeri mengirim surat dari Amerika Serikat ke Eropa. Francis Galton menemukan istilah anticyclone. Helmut Landsberg menyebabkan analisis statistik yang digunakan dalam klimatologi, yang menyebabkan evolusinya menjadi ilmu fisik.

Pendekatan

Klimatologi didekati dengan berbagai cara. Paleoklimatologi berusaha untuk merekonstruksi masa lalu dengan memeriksa catatan iklim seperti inti es dan lingkaran pada pohon (dendroclimatology). Paleotempestology menggunakan catatan yang sama ini untuk membantu menentukan frekuensi badai selama ribuan tahun. Studi tentang iklim kontemporer meteorologi menggabungkan data yang terkumpul selama bertahun-tahun, seperti catatan curah hujan, suhu dan komposisi atmosfer. Pengetahuan tentang dinamika atmosfer dan juga diwujudkan dalam model, baik statistik atau matematika, yang membantu dengan mengintegrasikan berbagai pengamatan dan menguji bagaimana mereka cocok bersama. Model ini digunakan untuk memahami masa lalu, sekarang dan masa depan potensi iklim. Klimatologi sejarah adalah studi tentang iklim yang terkait dengan sejarah manusia dan dengan demikian berfokus hanya pada beberapa ribu tahun terakhir.

Penelitian iklim dibuat sulit oleh skala besar, jangka waktu yang panjang, dan proses kompleks yang mengatur iklim. Iklim diatur oleh hukum-hukum fisika yang dapat dinyatakan sebagai persamaan diferensial. Persamaan ini digabungkan dan nonlinier, sehingga penyelesaian perkiraan diperoleh dengan menggunakan metode numerik untuk menciptakan model-model iklim global. Iklim kadang-kadang dimodelkan sebagai proses stokastik tapi ini secara umum diterima sebagai sebuah pendekatan untuk proses yang sebaliknya terlalu rumit untuk dianalisis.

Indeks

Para ilmuwan menggunakan indeks iklim dalam usaha mereka untuk ciri dan memahami berbagai mekanisme iklim yang berujung pada cuaca sehari-hari kita. Banyak cara Dow Jones Industrial Average, yang didasarkan pada harga saham 30 perusahaan, digunakan untuk mewakili fluktuasi di pasar saham secara keseluruhan, indeks iklim digunakan untuk mewakili unsur-unsur penting iklim. Indeks iklim umumnya dirancang dengan tujuan kembar kesederhanaan dan kelengkapan, dan setiap indeks biasanya mewakili status dan waktu dari faktor iklim yang diwakilinya. Sesuai dengan sifatnya, indeks yang sederhana, dan menggabungkan banyak detail menjadi umum, keseluruhan deskripsi tentang suasana atau laut yang dapat digunakan untuk menandai faktor-faktor yang mempengaruhi sistem iklim global.

El Niño - Southern Oscillation

El Niño-Southern Oscillation (ENSO) adalah laut dibarengi global-fenomena atmosfer. Tanda tangan samudra Pasifik, El Niño dan La Niña adalah penting fluktuasi suhu permukaan perairan tropis Samudra Pasifik Timur. Nama El Niño, dari bahasa Spanyol untuk "anak kecil itu", mengacu pada anak Kristus, karena fenomena ini biasanya melihat di waktu Natal di Samudera Pasifik di lepas pantai barat Amerika Selatan. La Niña berarti " gadis kecil ". mereka terhadap iklim di Subtropis dan tropis sangat besar. Atmosfer tanda tangan, Osilasi Selatan (SO) mencerminkan fluktuasi bulanan atau musiman dalam perbedaan tekanan udara antara Tahiti dan Darwin. Kejadian terbaru El Niño dimulai pada September 2006 dan berlangsung hingga awal 2007.

ENSO adalah seperangkat bagian berinteraksi satu sistem global dari laut-atmosfer ditambah fluktuasi iklim yang terjadi sebagai akibat dari sirkulasi samudra dan atmosfer. ENSO merupakan sumber yang dikenal paling menonjol antar-tahunan variabilitas cuaca dan iklim di seluruh dunia. Siklus terjadi setiap dua sampai tujuh tahun, dengan El Niño berlangsung sembilan bulan sampai dua tahun dalam jangka panjang siklus, walaupun tidak semua area global terpengaruh. ENSO memiliki tanda tangan di Pasifik, Atlantik dan Hindia. El Niño menyebabkan pola cuaca yang menyebabkan itu menjadi hujan pada tempat tertentu tetapi tidak pada orang lain, ini adalah salah satu dari banyak penyebab kekeringan.

Di Pasifik, selama peristiwa hangat besar, El Niño menghangatkan meluas sampai hampir meliputi wilayah tropis Pasifik dan menjadi jelas terkait dengan intensitas SO. Meskipun pada dasarnya peristiwa ENSO di fase antara Samudra Pasifik dan Hindia, peristiwa ENSO di Samudra Atlantik tertinggal di belakang orang-orang di Pasifik oleh 12 sampai 18 bulan. Banyak negara yang paling terkena dampak peristiwa ENSO negara-negara berkembang dalam bagian tropis benua dengan ekonomi yang sebagian besar tergantung dari sektor pertanian dan perikanan sebagai sumber utama pasokan pangan, pekerjaan, dan valuta asing. New kemampuan untuk memprediksi terjadinya peristiwa ENSO di tiga samudra global dapat memiliki dampak sosial-ekonomi. Sementara ENSO adalah global dan bagian alami dari iklim bumi, baik intensitas atau frekuensinya dapat berubah sebagai akibat dari pemanasan global adalah perhatian penting. Variabilitas frekuensi rendah telah dibuktikan: semi-decadal osilasi (QDO). Inter-decadal (ID) modulasi ENSO (dari PDO atau IPO) mungkin ada. Ini bisa menjelaskan apa yang disebut ENSO berlarut-larut pada awal 1990-an.

Madden-Julian Oscillation

The Madden-Julian Oscillation (MJO) adalah sebuah perjalanan khatulistiwa pola curah hujan yang anomali dalam skala planet. Hal ini ditandai oleh perkembangan timur daerah besar baik ditingkatkan dan ditekan curah hujan tropis, diamati terutama di atas Samudra Hindia dan Samudra Pasifik. Anomali curah hujan yang biasanya pertama kali terlihat di bagian barat Samudera Hindia, dan tetap jelas seperti menjalar di atas air laut yang sangat hangat dari barat dan pusat tropis Pasifik. Pola curah hujan tropis maka pada umumnya menjadi sangat mencolok ketika bergerak di atas air laut lebih dingin timur Pasifik, tetapi muncul atas tropis Atlantik dan Samudera Hindia. Tahap basah ditingkatkan konveksi dan curah hujan diikuti oleh fase kering konveksi ditekan. Setiap siklus berlangsung sekitar 30-60 hari. Yang MJO juga dikenal sebagai osilasi 30-60 hari, 30-60 hari gelombang, atau intraseasonal osilasi.

North Atlantic Oscillation (NAO)

Indeks dari NAO didasarkan pada perbedaan tekanan permukaan laut normal (SLP) antara Ponta Delgada, Azores dan Stykkisholmur / Reykjavik, Islandia. The SLP anomali di setiap stasiun yang dinormalisasi dengan pembagian setiap musiman berarti tekanan oleh maksud jangka panjang (1865-1984) deviasi standar. Normalisasi ini dilakukan untuk menghindari rangkaian didominasi oleh variabilitas yang lebih besar dari utara dari dua stasiun. Nilai-nilai positif dari indeks menunjukkan lebih kuat daripada rata-rata di atas angin-angin barat lintang tengah.

Northern Annular Mode (NAM) or Arctic Oscillation (AO)

The NAM, atau AO, didefinisikan sebagai EOF pertama musim dingin belahan bumi utara SLP data dari daerah tropis dan Subtropis. Ini menjelaskan 23% dari rata-rata musim dingin (Desember-Maret) varians, dan didominasi oleh struktur NAO di Atlantik. Meskipun ada beberapa perbedaan dari pola daerah di atas Atlantik dan Arktik, perbedaan utama adalah anomali amplitudo lebih besar di atas Pasifik Utara tanda yang sama seperti yang di atas Atlantik. Fitur ini memberikan NAM yang lebih annulus (atau zonally-simetris) struktur.

Northern Pacific (NP) Index

Indeks NP adalah daerah-berbobot tekanan permukaan laut di wilayah 30N-65N, 160E-140W.

Pacific Decadal Oscillation (PDO)

PDO adalah pola variabilitas iklim Pasifik yang menggeser fase pada setidaknya decadal antar-skala waktu, biasanya sekitar 20 sampai 30 tahun. PDO terdeteksi sebagai hangat atau dingin air permukaan di Samudera Pasifik, sebelah utara 20 ° N. Selama "hangat", atau "positif", fase, Pasifik barat menjadi dingin dan bagian dari laut timur menghangatkan; saat " keren "atau" negatif "fase, terjadi pola yang berlawanan. Mekanisme dengan mana pola yang berlangsung selama beberapa tahun belum dikenali; satu saran adalah bahwa lapisan tipis air hangat selama musim panas dapat perisai yang lebih dalam air dingin. Sebuah sinyal PDO telah direkonstruksi ke 1661 melalui kronologi lingkaran pohon di wilayah Baja California.

Interdecadal Pacific Oscillation (IPO)

Pasifik yang Interdecadal Osilasi (IPO atau ID) layar yang mirip suhu permukaan laut (SST) dan tekanan permukaan laut pola ke PDO, dengan siklus 15-30 tahun, tetapi mempengaruhi baik utara dan selatan Pasifik. Dalam Pasifik tropis, anomali SST maksimum ditemukan jauh dari khatulistiwa. Hal ini sangat berbeda dari quasi-decadal osilasi (QDO) dengan jangka waktu 8-ke-12 tahun dan maksimum anomali SST mengangkangi khatulistiwa, sehingga menyerupai ENSO.

Models

Model iklim menggunakan metode kuantitatif untuk mensimulasikan interaksi atmosfer, lautan, permukaan tanah, dan es. Mereka digunakan untuk berbagai tujuan dari studi mengenai dinamika iklim cuaca dan sistem untuk proyeksi iklim di masa mendatang. Semua model iklim keseimbangan, atau sangat hampir keseimbangan, energi yang masuk sebagai gelombang pendek (termasuk terlihat) radiasi elektromagnetik ke bumi dengan energi keluar sebagai gelombang panjang (inframerah) radiasi elektromagnetik dari bumi. Setiap hasil ketidakseimbangan dalam perubahan dalam suhu rata-rata bumi.

Yang paling banyak dibicarakan model beberapa tahun terakhir telah temperatur yang berkaitan dengan emisi karbon dioksida (lihat gas rumah kaca). Model ini memprediksi tren kenaikan dalam catatan suhu permukaan, serta lebih cepat peningkatan suhu pada ketinggian yang lebih tinggi.

Model dapat berkisar dari yang relatif sederhana yang cukup kompleks:

• Berseri-seri sederhana model perpindahan panas yang memperlakukan bumi sebagai satu titik dan rata-rata energi keluar
• Ini dapat diperluas secara vertikal (konveksi radiasi-model), atau horizontal
• Akhirnya, (ditambah) atmosfer-laut-laut es discretise model iklim global dan memecahkan persamaan penuh massa dan energi untuk transfer dan pertukaran berseri-seri.

Perbedaan dengan meteorologi

Berbeda dengan meteorologi, yang berfokus pada sistem cuaca jangka pendek yang berlangsung hingga beberapa minggu, klimatologi mempelajari frekuensi dan kecenderungan sistem tersebut. Ini mempelajari periodisitas peristiwa cuaca selama bertahun-tahun untuk milenium, serta perubahan dalam jangka panjang pola cuaca rata-rata, dalam hubungannya dengan kondisi atmosfer. Climatologists, orang-orang yang praktek klimatologi, mempelajari baik sifat iklim - lokal, regional atau global - dan alam atau manusia yang disebabkan faktor-faktor yang menyebabkan perubahan iklim. Klimatologi mempertimbangkan masa lalu dan masa depan dapat membantu memprediksi perubahan iklim.

Iklim fenomena menarik termasuk lapisan batas atmosfer, pola sirkulasi, perpindahan panas (radiasi, konveksi dan laten), interaksi antara atmosfer dan lautan dan permukaan tanah (terutama vegetasi, penggunaan lahan dan topografi), dan komposisi kimia dan fisik dari atmosfer.

Penggunaan di prakiraan cuaca

Cara yang lebih rumit untuk membuat perkiraan, teknik analog memerlukan cuaca sebelumnya mengingat peristiwa yang diharapkan akan ditiru oleh peristiwa yang akan datang. Apa yang membuat teknik yang sulit untuk digunakan adalah bahwa ada analog jarang yang sempurna untuk sebuah event di masa depan. Ada yang menyebut jenis peramalan ini pola pengakuan, yang tetap metode yang berguna untuk mengamati data curah hujan di atas kekosongan seperti lautan dengan pengetahuan tentang bagaimana citra satelit berkaitan dengan tingkat curah hujan atas tanah, dan juga meramalkan jumlah curah hujan dan distribusi di masa depan. Sebuah variasi pada tema ini adalah Medium Range digunakan dalam peramalan, yang dikenal sebagai teleconnections, ketika Anda menggunakan sistem di lokasi lain untuk membantu pin ke lokasi sistem lain dalam rezim sekitarnya. Salah satu metode untuk menggunakan teleconnections adalah dengan menggunakan indeks iklim seperti yang terkait dengan fenomena ENSO.