Mengenal Pemodelan Iklim guna Memahami Perubahan Iklim di Masa Depan

 

Pemodelan iklim dengan membagi dunia ke dalam grid dan kemudian menghitung setiap proses di setiap sektor grid dan interaksi antar sektor tersebut.
Gambar: https://news.mit.edu/

Apa itu pemodelan iklim dan bagaimana cara kerjanya

Pemodelan iklim adalah sebuah proses menggunakan model komputer untuk memahami dan memprediksi perubahan iklim pada masa depan. Model ini disusun dengan mempertimbangkan berbagai faktor yang berkaitan dengan iklim, misalnya suhu, kelembaban, angin, serta radiasi matahari.

Proses kerja pemodelan iklim diawali dengan adanya data awal mengenai kondisi atmosfer dan laut pada masa lalu. Data ini digunakan sebagai dasar untuk mengembangkan model matematika yang kompleks, meliputi berbagai variabel iklim yang dapat menjelaskan hubungan antara variabel-variabel tersebut.

Pada saat model iklim telah dibangun, model tersebut harus diuji dan juga divalidasi dengan menggunakan data pengamatan lapangan untuk mengetahui tingkat keakuratannya.

Jika model dianggap cukup akurat, selanjutnya digunakan untuk memprediksi keadaan iklim di masa depan dengan memasukkan skenario emisi gas rumah kaca, pola arus laut, dan faktor lain yang mempengaruhi perubahan iklim.

Jenis Pemodelan Iklim

Model Fisik atau Dinamis

Merupakan jenis pemodelan iklim dengan memodelkan sistem iklim secara rinci dengan menjabarkan perilaku atmosfer, lautan, dan kutub es menggunakan persamaan matematika. Dalam model fisik ini, berbagai faktor seperti radiasi matahari, sirkulasi atmosfer, suhu permukaan laut, dan lainnya akan diperhitungkan dengan seksama.

Model Statistik

Model statistik adalah jenis pemodelan iklim yang memprediksi pola iklim di masa depan melalui analisis data statistik mengenai kondisi iklim masa lampau. Model ini umumnya digunakan untuk memperoleh prediksi pada skala lokal atau regional.

Model Campuran

Merupakan jenis pemodelan iklim dengan menggabungkan model fisik dan model statistik guna mendapatkan hasil yang lebih akurat. Model ini mengkombinasikan keunggulan model fisik dalam memodelkan proses fisik yang kompleks dengan kemampuan model statistik dalam mempelajari hubungan antar variabel.

Pemilihan jenis model yang tepat akan bergantung pada maksud dan skala pemodelan yang diharapkan. Pemodelan iklim saat ini telah dikembangkan dengan teknologi baru seperti AI (Artificial Intelligence) dan machine learning untuk meningkatkan keakuratan prediksi iklim.

Skala Pemodelan Iklim

Skala Global

Pemodelan iklim pada skala global digunakan untuk memprediksi kondisi iklim di seluruh dunia. Model pada skala ini memperhitungkan perubahan iklim global dan efeknya pada sirkulasi atmosfer, suhu permukaan laut, dan curah hujan global.

Komponen dalam model iklim global paling modern saat ini
Gambar: https://www.pacificclimatefutures.net/

Model iklim pertama pada 1970-an dan 1980-an hanya mencakup emisi hujan, matahari, dan karbon dioksida. Saat model menjadi lebih kompleks, aktivitas gunung berapi, lautan, dan awan dimasukkan. Model iklim terbaru seperti pada gambar di atas dapat mensimulasikan perubahan yang terjadi pada vegetasi sebagai respons terhadap perubahan tanah dan atmosfer, interaksi kimia kompleks di atmosfer, dinamika lapisan es, dan proses ekosistem laut.

Skala Regional

Pemodelan iklim pada skala regional digunakan untuk memprediksi kondisi iklim di wilayah tertentu. Model pada skala ini memperhitungkan faktor-faktor seperti topografi, vegetasi, dan lingkungan yang dapat mempengaruhi kondisi iklim regional.

Skala Lokal

Pemodelan iklim pada skala lokal digunakan untuk memprediksi kondisi iklim di suatu lokasi atau area kecil. Model pada skala ini memperhitungkan faktor-faktor seperti topografi, vegetasi, dan aktivitas manusia yang dapat mempengaruhi kondisi iklim lokal.

Pemodelan iklim pada skala global digunakan untuk memahami dan memprediksi perubahan iklim di seluruh dunia, sedangkan pada skala regional dan lokal digunakan untuk memberikan informasi yang lebih spesifik bagi pengambil keputusan di berbagai sektor, seperti pertanian, energi, dan transportasi. 

Namun, perlu diingat bahwa semakin kecil skala pemodelan, semakin terbatas informasi yang dapat diperoleh, dan semakin besar ketidakpastian hasil prediksi yang dihasilkan.

Data Input dalam Pemodelan Iklim 

Data Observasi

Data observasi seperti suhu udara, curah hujan, dan kecepatan angin adalah data penting dalam pemodelan iklim. Data observasi ini diperoleh dari stasiun meteorologi yang tersebar di seluruh dunia.

Data Sosial Ekonomi

Data sosial ekonomi seperti pola konsumsi energi, pola penggunaan lahan, dan populasi juga sangat penting dalam pemodelan iklim. Data ini membantu mengidentifikasi faktor-faktor manusia yang mempengaruhi perubahan iklim dan mengembangkan strategi untuk mengurangi dampak negatifnya.

Data Satelit

Data satelit digunakan untuk memonitor kondisi atmosfer dan permukaan bumi secara global. Data ini termasuk suhu permukaan laut, penutupan awan, dan laju deforestasi.

Data Proyeksi

Data proyeksi digunakan untuk memprediksi kondisi iklim di masa depan. Data ini didasarkan pada model iklim yang memperhitungkan berbagai faktor seperti emisi gas rumah kaca, suhu permukaan laut, dan penggunaan lahan.

Data Model Iklim

Data model iklim merupakan hasil dari pemodelan iklim yang telah dikembangkan. Data ini digunakan untuk memvalidasi model yang baru dan memperbaiki model yang ada.

Perhitungan Matematika dalam Pemodelan Iklim

Perhitungan matematika dalam pemodelan iklim sangat kompleks dan melibatkan banyak variabel. Berikut ini beberapa contoh perhitungan matematika yang dilakukan dalam pemodelan iklim

Perhitungan energi radiasi matahari

Pemanasan atmosfer bumi dan permukaannya tergantung pada banyak faktor, termasuk radiasi matahari yang diterima. Untuk memodelkan bagaimana radiasi matahari diterima dan diserap oleh bumi dan atmosfer, ilmuwan perlu melakukan perhitungan matematika yang kompleks menggunakan persamaan fisika.

Perhitungan energi termal

Ilmuwan juga perlu memperhitungkan bagaimana energi termal dipindahkan melalui atmosfer dan permukaan bumi. Ini melibatkan perhitungan kompleks tentang konduksi, konveksi, dan radiasi termal.

Perhitungan sirkulasi atmosfer dan oseanografi

Ilmuwan perlu memodelkan bagaimana udara dan air bergerak di seluruh planet untuk memahami bagaimana iklim berubah. Ini melibatkan perhitungan matematika tentang dinamika fluida, termasuk persamaan Navier-Stokes dan persamaan yang menggambarkan tekanan atmosfer.

Perhitungan sifat fisik partikel udara

Ilmuwan juga perlu memperhitungkan bagaimana partikel udara, seperti debu dan aerosol, mempengaruhi iklim. Ini melibatkan perhitungan matematika tentang sifat fisik partikel udara, termasuk ukuran, bentuk, dan kepadatan.

Perhitungan biogeochemical cycling

Ilmuwan juga memodelkan bagaimana siklus biogeokimia, seperti siklus karbon dan nitrogen, mempengaruhi iklim. Ini melibatkan perhitungan matematika tentang reaksi kimia dan perubahan fisis yang terjadi dalam siklus tersebut.

Tantangan dalam Pemodelan Iklim

Keterbatasan Data

Pemodelan iklim memerlukan data yang luas dan berkualitas tinggi. Namun, data yang diperlukan seringkali sulit untuk didapatkan atau tidak tersedia, terutama di wilayah yang sulit diakses atau di negara berkembang. Keterbatasan data ini dapat mempengaruhi akurasi hasil pemodelan iklim.

Ketidakpastian dalam Proyeksi

Proyeksi perubahan iklim di masa depan memiliki tingkat ketidakpastian yang tinggi. Hal ini disebabkan oleh banyak faktor yang mempengaruhi iklim, seperti aktivitas manusia, sifat bumi, dan dinamika atmosfer. Ketidakpastian ini dapat mempersulit pengambilan keputusan dan perencanaan tindakan untuk menghadapi perubahan iklim.

Kompleksitas Model

Model iklim memiliki kompleksitas yang tinggi, dan memerlukan pengetahuan matematika, fisika, kimia, dan ilmu lingkungan. Pengembangan dan penggunaan model iklim memerlukan sumber daya manusia dan teknologi yang canggih, serta waktu yang lama.

Kontroversi dan Kebijakan Publik

Pemodelan iklim seringkali menjadi topik kontroversial dalam kebijakan publik. Pandangan yang berbeda mengenai penyebab perubahan iklim dan tindakan yang diperlukan untuk mengatasi perubahan iklim dapat mempengaruhi penggunaan dan interpretasi hasil pemodelan iklim.

Skala dan Lokasi

Pemodelan iklim harus dilakukan pada skala yang sesuai dengan tujuan dan aplikasi pemodelan tersebut. Skala global, regional, dan lokal memiliki tantangan yang berbeda dalam pengumpulan data dan pengembangan model.

Perkembangan Terbaru

Peningkatan Resolusi Ruang dan Waktu

Teknologi komputer semakin canggih, sehingga memungkinkan pemodelan iklim dengan resolusi ruang dan waktu yang lebih tinggi. Hal ini memungkinkan model iklim untuk memprediksi perubahan iklim pada skala yang lebih kecil dan dengan lebih detail.

Peningkatan Keterlibatan Komunitas

Pemodelan iklim semakin banyak melibatkan partisipasi dan keterlibatan masyarakat. Pendekatan ini memungkinkan pengumpulan data yang lebih banyak dan berkualitas tinggi, sehingga meningkatkan akurasi pemodelan iklim.

Perkembangan Model Iklim Terpadu

Model iklim terpadu mengintegrasikan berbagai aspek iklim, seperti dinamika atmosfer, oseanografi, dan biosfer. Model ini memberikan gambaran yang lebih lengkap dan akurat tentang perubahan iklim dan dampaknya.

Integrasi Teknologi Pemetaan

Pemetaan dapat digunakan untuk memperoleh data spasial yang lebih akurat dan berkelanjutan. Integrasi teknologi pemetaan dalam pemodelan iklim dapat membantu mengidentifikasi pola dan tren dalam perubahan iklim.

Pemanfaatan Kecerdasan Buatan

Teknologi kecerdasan buatan dapat digunakan dalam pemodelan iklim untuk meningkatkan akurasi dan efisiensi pemodelan. Contohnya adalah menggunakan machine learning untuk meningkatkan pemodelan pola cuaca atau mengoptimalkan parameter dalam model iklim.

Referensi

• https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/
• https://ceur-ws.org/Vol-1649/102.pdf
• https://www.gfdl.noaa.gov/climate-modeling/
• https://bookdown.org/floriandierickx/bookdown-demo/data-resources-introduction.html#what-are-essential-climate-variables

Dukung Kami

Climate4life.info mendapat sedikit keuntungan dari penayangan iklan yang ada dan digunakan untuk operasional blog ini.
Jika menurut anda artikel pada blog ini bermanfaat, maukah mentraktir kami secangkir kopi melalu "trakteer id"?