Peneliti di University of Tokyo telah menciptakan ensemble delapan model iklim untuk melacak sirkulasi air secara global menggunakan sidik jari isotop. Metode ini menggabungkan data tentang atom hidrogen dan oksigen yang lebih berat yang bergeser secara dapat diprediksi saat air menguap dan bergerak melalui atmosfer. Pendekatan ini meningkatkan pemahaman tentang cuaca ekstrem dan dampak perubahan iklim.
Air terdiri dari atom hidrogen dan oksigen, beberapa dalam bentuk isotop yang sedikit lebih berat. Isotop ini berubah proporsinya secara konsisten selama penguapan, pembentukan awan, dan pergerakan atmosfer, berfungsi sebagai sidik jari unik untuk memetakan jalur air secara global. Dalam studi yang diterbitkan di Journal of Geophysical Research: Atmospheres, ilmuwan dari Institute of Industrial Science di University of Tokyo mengintegrasikan delapan model iklim yang diaktifkan isotop menjadi sebuah ensemble. Meliputi periode 1979 hingga 2023, setiap model menggunakan input angin dan suhu permukaan laut yang identik untuk menilai fisika siklus air. Rata-rata ensemble selaras erat dengan pengamatan dari curah hujan global, uap, salju, dan data satelit, mengungguli model individu. «Perubahan isotop air mencerminkan pergeseran dalam transportasi kelembaban, konvergensi, dan sirkulasi atmosfer skala besar. Meskipun kami tahu, pada tingkat sederhana, bahwa isotop dipengaruhi oleh suhu, curah hujan, dan ketinggian, variabilitas simulasi model saat ini menyulitkan interpretasi hasil», kata Profesor Kei Yoshimura, penulis senior. «Kami senang bahwa nilai rata-rata ensemble kami menangkap pola isotop yang diamati dalam curah hujan global, uap, salju, dan data satelit jauh lebih sukses daripada model individu mana pun». Analisis 30 tahun terakhir menunjukkan peningkatan uap air atmosfer terkait suhu yang memanas. Simulasi menghubungkan pergeseran isotop dengan pola utama seperti El Niño-Southern Oscillation, North Atlantic Oscillation, dan Southern Annular Mode, yang memengaruhi ketersediaan air selama bertahun-tahun. «Ensemble menawarkan pendekatan pemodelan yang bernuansa yang mengurangi divergensi antar model individu. Pendekatan ini memungkinkan kami memisahkan efek dari bagaimana setiap model merepresentasikan proses siklus air dari perbedaan yang timbul dari struktur model individu», kata Dr. Hayoung Bong, sekarang di NASA Goddard Institute for Space Studies. Ini menandai integrasi pertama dari beberapa model semacam itu menjadi kerangka terpadu, meningkatkan interpretasi variabilitas iklim masa lalu dan proyeksi siklus air di bawah pemanasan global. Saat dipasangkan dengan model hidrologi, alat ini membantu mempelajari badai, banjir, dan kekeringan.