Surfare är inte de enda som försöker fånga stora vågor. Forskare vid Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) försöker göra det, för, åtminstone i vågklimatprognoser.

Med hjälp av decennier av global klimatdata genererad med en rumslig upplösning på cirka 25 kilometer i kvadrat, forskare kunde fånga bildandet av tropiska cykloner, även kallade orkaner och tyfoner, och de extrema vågorna som de genererar. Samma modeller, när den körs i upplösningar på cirka 100 kilometer, missade de tropiska cyklonerna och de stora vågorna upp till 30 meter höga.

Deras resultat, publicerad i numret 16 februari av Geofysiska forskningsbrev , visa vikten av att köra klimatmodeller med högre upplösning. Bättre förutsägelser om hur ofta extrema vågor kommer att träffa är viktiga för kuststäder, militären, och industrier som är beroende av sjöfart och oljeplattformar till havs. Och, självklart, för surfare.

"Det är välkänt att för att studera tropiska cykloner med hjälp av simuleringar, modellerna måste köras med hög upplösning, "sa studieledande författare och postdoktor Ben Timmermans." Majoriteten av de befintliga modellerna som används för att studera det globala klimatet drivs med resolutioner som är otillräckliga för att förutsäga tropiska cykloner. Simuleringarna i vår studie är de första långa globala datauppsättningarna som använder en upplösning på 25 kilometer. Det är också första gången en studie specifikt har undersökt effekten av upplösningsökning för havsvågor på global klimatologisk skala."

De andra författarna till denna studie är Dáith Stone, Michael Wehner, och Harinarayan Krishnan. Alla författare är forskare vid Berkeley Labs Computational Research Division (CRD).

Zoomar in för att upptäcka orkaner

Klimatmodeller fungerar genom att simulera utbyte av luft, vatten, och energi mellan "lådorna". I dagens toppmoderna klimatmodeller, dessa lådor är vanligtvis 100 till 200 kilometer breda. Den detaljnivån är tillräckligt bra för att fånga bildandet och rörelsen av medelbreddstormar, sa forskarna, eftersom sådana system tenderar att vara ganska stora.

I kontrast, tropiska cykloner tenderar att täcka ett mindre område. Medan det totala fotavtrycket för en orkan kan vara brett, orkanens öga kan vara mycket kompakt och väldefinierad, konstaterade forskarna.

"Problemet med den 100-kilometersupplösningen är att den missar viktiga detaljer om orkaner och tropiska cykloner, som är klart relevanta för generering av extrema vågor, ", sa Stone. "Men att gå till en 25-kilometers upplösningsdatauppsättning är beräkningsmässigt utmanande. Det kräver 64 gånger mer beräkningsresurser än en 100 kilometer lång simulering. "

Studien förlitade sig på dataknäppningskraften hos National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), en vetenskaplig datoranvändaranläggning som finansieras av DOE Office of Science och baseras på Berkeley Lab.

Forskarna körde klimatmodellen Community Atmosphere Model version 5 (CAM5) med data som samlats in i tre timmars steg med en låg upplösning på 100 kilometer och med en hög upplösning på 25? Kilometer. De fann att de högupplösta simuleringarna inkluderade tropiska cykloner där de lågupplösta inte gjorde det.

Krisande data för att fånga stora vågor

För att se om cyklonerna hade en effekt på vågorna, de körde sedan globala vågmodeller i båda upplösningarna. De såg extrema vågor i den högupplösta modellen som inte förekom i de lågupplösta.

"Orkaner är knepiga saker att modellera, " sa Stone. "Vi har visat vikten av att använda en högupplöst datauppsättning för att producera orkaner. Men orkanernas egenskaper kan förändras med klimatet. Människor gör prognoser om förändringar i havsvågor i framtiden, varmare värld. Det är inte klart om upplösningen på 25 kilometer är tillräcklig för att fånga alla processer som är involverade i utvecklingen av en orkan. Men vi vet att det är bättre än 100 kilometer."

Medan ytterligare högupplösta simuleringar av framtiden är på väg, forskarna kunde ta en första titt på möjliga förhållanden i slutet av 2000 -talet. Wehner noterade att de största vågorna på Hawaii beräknas bli väsentligt större i en mycket varmare framtida värld.

Forskarna tillade att denna studie bara tittade på medelvärden av vindgenererade vågor. Enstaka "skurkiga" eller "freak" vågor kan inte reproduceras i dessa typer av modeller, och stora vågor som tsunamis är väldigt olika eftersom de orsakas av seismologisk aktivitet, inte vinden.

Uppgifterna från denna studie kommer att göras fritt tillgängliga för användning av det bredare vetenskapliga samfundet.

"På samma sätt som vädermönster är en del av klimatet, havets vågmönster är också en del av "vågklimatet", ", sa Timmermans. "Havsvågor är relevanta för samspelet mellan havet och atmosfären, som påverkar planetens klimat som helhet. "