CMIP6 म्हणजे काय? इतिहास आणि CMIP5ची माहिती
CMIP (Coupled Model Intercomparison Project) ही जगभरातील हवामान मॉडेल्सची सामूहिक चाचणी योजना आहे, ज्यातून वेगवेगळ्या मॉडेल्सचे निष्कर्ष तुलना करून हवामान बदल समजून घेतला जातो. CMIP5 मॉडेल्समुळे तापमानवाढ, पाऊस आणि समुद्रपातळी बदल यांचे महत्त्वाचे अंदाज मिळाले, त्यापुढील टप्पा असलेली CMIP6 योजना अधिक सूक्ष्म, अचूक आणि प्रदेशनिहाय हवामान बदलांचे अंदाज देते.
- Dr. Vivek Shilimkar
- 6 min read
CMIP6 म्हणजे काय? इतिहास आणि CMIP5ची माहिती
हवामान बदल समजून घेण्यासाठी वैज्ञानिक संगणकीय मॉडेल्स वापरतात. वेगवेगळ्या देशांतील संशोधन संस्था स्वतःची हवामान मॉडेल्स तयार करतात. पण प्रत्येक मॉडेल वेगळे असल्यामुळे त्यांच्या परिणामांची थेट तुलना करणे कठीण जाते. हाच अडथळा दूर करण्यासाठी “CMIP” — Coupled Model Intercomparison Project — ही जागतिक, समन्वित योजना तयार करण्यात आली. CMIP अंतर्गत सर्व प्रमुख हवामान मॉडेल्सना समान प्रयोग चालवायचे असतात, इनपुट्स/आउटपुट्स प्रमाणित (standardized) स्वरूपात द्यायचे असतात, आणि डेटा सार्वजनिकरित्या उपलब्ध करून द्यायचा असतो. यामुळे वेगवेगळ्या मॉडेल्समधील साम्य/फरक समजतो, आणि बहु-मॉडेल निष्कर्षांवर विश्वास वाढतो.
CMIP ही योजना WCRP (World Climate Research Programme) च्या WGCM (Working Group on Coupled Modelling) या तज्ञ गटाच्या देखरेखीखाली चालते. CMIP ची संकल्पना 1990 च्या दशकात प्रस्थापित झाली. विशेषतः PCMDI (Program for Climate Model Diagnosis and Intercomparison) सारख्या संस्थांनी तुलना-पद्धती विकसित केल्या आणि जागतिक समुदायाला एकत्र आणले. आज CMIP हा IPCC च्या मूल्यांकन अहवालांसाठी (AR4, AR5, AR6) मूलभूत डेटा पुरवतो आणि धोरणनिर्मात्यांपासून शिक्षकांपर्यंत सर्वांसाठी विश्वासार्ह संदर्भ ठरतो.
CMIPचा इतिहास — थोडे विस्ताराने
CMIPची सुरुवात 1990 च्या दशकात झाली, जेव्हा विविध देशांतील हवामान मॉडेलिंग गटांनी तुलना करण्यासाठी एक समान व्यासपीठ तयार करण्याचा प्रयत्न केला. CMIP1 आणि CMIP2 या आरंभीच्या टप्प्यांत मानकीकरणाची (standardization) पायाभरणी झाली — कोणते इनपुट द्यायचे, किती काळाचे प्रयोग करायचे, आणि आउटपुट कशा स्वरूपात साठवायचे यावर सहमती निर्माण झाली.
यानंतर CMIP3 (सु. 2000–2006) ने मोठी झेप घेतली. CMIP3 चे परिणाम IPCC च्या AR4 (2007) अहवालात मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आणि भविष्यातील हवामान बदलांचे अंदाज सर्वसामान्यांपर्यंत पोहोचले. पुढे CMIP5 (सु. 2010–2014) ने RCP (Representative Concentration Pathways) ही संकल्पना वापरून भविष्यातील उत्सर्जन-अवलंबी दृश्यांची रूपरेषा दिली. CMIP5 चे डेटासेट्स IPCC AR5 (2013/14) साठी मूलभूत ठरले.
आज CMIP6 (2016–आजपर्यंत) हे अधिक व्यापक व मॉड्यूलर स्वरूपात चालते. “MIP” (Model Intercomparison Project) या उप-प्रकल्पांच्या माध्यमातून विशिष्ट विषयांवर लक्ष दिले जाते — जसे ScenarioMIP (भविष्यातील दृश्ये), HighResMIP (उच्च रिझोल्यूशन मॉडेल्स), C4MIP (कार्बन चक्र), AerChemMIP (एरोसोल/रसायनशास्त्र) इत्यादी. CMIP6 मध्ये SSP (Shared Socioeconomic Pathways) दृश्ये समाविष्ट आहेत, ज्यामुळे सामाजिक-आर्थिक परिस्थिती + उत्सर्जन यांचे संयुक्त चित्र तयार होते.
CMIP5: काय नवीन होते?
CMIP5 ने हवामान-अंदाजांच्या पद्धतीत काही महत्त्वाचे बदल घडवले. प्रथम, RCP दृश्यांची ओळख झाली — RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 आणि RCP8.5 — जी वातावरणातील हरितगृह वायूंच्या एकाग्रतेचे संभाव्य मार्ग दर्शवतात. या दृश्यांवर आधारित मॉडेल-रन्स करून तापमान, पर्जन्यमान, समुद्रस्तर इत्यादी भविष्यात कसे बदलू शकतात याचा अंदाज घेता आला.
दुसरे, Earth System Models (ESMs) अधिक प्रमाणात वापरले जाऊ लागले. हे मॉडेल्स केवळ वातावरण आणि महासागरांचा भौतिक प्रतिसाद दाखवत नाहीत, तर कार्बन चक्र, जैव-रासायनिक प्रक्रिया यांचाही समावेश करतात. त्यामुळे मानवनिर्मित उत्सर्जन, जमिनीचा वापर, एरोसोल्स यांचा एकत्रित परिणाम अधिक वास्तवदर्शीपणे समजतो.
तिसरे, CMIP5 ने भूतकाळाची पुनर्रचना (hindcasts) आणि भविष्यातील अंदाज (projections) अशा दोन्ही प्रकारचे रन्स मोठ्या प्रमाणावर सार्वजनिक केले. हा डेटा data portals वर सर्वांसाठी उपलब्ध झाला, ज्यामुळे शैक्षणिक संशोधन, धोरणनिर्मिती आणि लोकप्रिय विज्ञान-लेखनात पारदर्शकता आणि उपयोगिता वाढली.
नक्कीच काही मर्यादा होत्या — मॉडेल्सची रिझोल्यूशन मर्यादित होती; काही प्रदेशीय/स्थानिक प्रक्रियांना पकडण्यात अडचणी आल्या. तरीही बहु-मॉडेल सरासरी (multi-model mean) व एन्सेंबल पद्धतींनी स्थिर निष्कर्ष काढणे शक्य झाले.
CMIP6: आजचे मानक
CMIP6 मध्ये दृश्यांची चौकट SSP (Shared Socioeconomic Pathways) वर आधारलेली आहे. उदाहरणार्थ SSP1-2.6 (शाश्वत विकासाचा मार्ग आणि कमी उत्सर्जन), SSP2-4.5 (मध्यम मार्ग), SSP3-7.0 (तणावपूर्ण सामाजिक-आर्थिक परिस्थिती, अधिक उत्सर्जन), SSP5-8.5 (उच्च ऊर्जा-आधारित विकास, अतिउच्च उत्सर्जन). या दृश्यांवर आधारित अनेक उप-प्रकल्प (MIPs) चालतात, जसे ScenarioMIP, HighResMIP, C4MIP, AerChemMIP इत्यादी.
CMIP6 ने मानकीकरण अधिक कडक केले आहे — इनपुट्स, आउटपुट व्हेरिएबल्स, फाइल स्वरूप (NetCDF + CF conventions) आणि मेटाडेटा. यामुळे कोणतेही मॉडेल-रिझल्ट दुसऱ्याशी सहज तुलना करता येते. डेटा वितरणासाठी Earth System Grid Federation (ESGF) हे वितरीत नेटवर्क वापरले जाते, ज्यावरून संशोधक/विद्यार्थी डेटा डाउनलोड करू शकतात. अनेक संस्था या डेटावर आधारित लोकप्रिय आकृत्या/स्पष्टीकरणे सार्वजनिक करतात, ज्याचा सामान्य वाचकही लाभ घेऊ शकतो.
CMIP कसा चालतो? (थोडे सखोल)
CMIP मध्ये WCRP च्या WGCM तज्ञ गटाकडून प्रयोगांची रूपरेषा निश्चित केली जाते. सहभागी संस्थांना समान इनपुट्स (उत्सर्जन, सौर विकिरण, भूमी-उपयोग इ.) दिले जातात आणि आउटपुट्स ठराविक व्हेरिएबल्स/फाइल-स्वरूपात साठवायचे असतात. पारंपरिक GCMs (General Circulation Models) आणि विस्तारित ESMs (Earth System Models) दोन्ही प्रकारचे मॉडेल्स सहभागी होतात.
प्रत्येक मॉडेल अनेक वेळा चालवले जाऊ शकते — भिन्न सुरुवातीच्या स्थितींनी (initial conditions). यामुळे आंतरिक बदलशीलता (internal variability) आणि अनिश्चितता समजण्यास मदत होते. आउटपुट बहुधा NetCDF फाइल्समध्ये असते, CF conventions पाळल्या जातात. व्हेरिएबल्स मानकीकृत असतात — उदा. tas (पृष्ठभाग तापमान), pr (पर्जन्यमान), psl (समुद्रसपाटीवरील दाब), uas/vas (वाऱ्याचे घटक) इत्यादी. डेटा ESGF पोर्टल्सवर वितरीत केला जातो.
CMIP6 आणि IPCC AR6
IPCC च्या सहाव्या मूल्यांकन अहवालात (AR6, 2021/22) CMIP6 चे परिणाम व्यापकपणे वापरले गेले. प्रादेशिक अध्यायांमध्ये SSP दृश्यांवर आधारित तापमान, पर्जन्यमान आणि तीव्र घटनांचे बदल तपशीलवार दाखवले गेले. HighResMIP सारख्या उप-प्रकल्पांनी उच्च रिझोल्यूशनमध्ये वादळ, मान्सून, जेट-स्ट्रीम यांसारख्या प्रक्रियांना अधिक वास्तवदर्शीपणे पकडण्याचा प्रयत्न केला.
भारतासाठी महत्त्व
भारतातील मान्सून पर्जन्यमान, उष्णतेच्या लाटा आणि किनारपट्टीवरील जोखमी यांसाठी CMIP6 डेटा उपयुक्त ठरतो. अनेक मॉडेल्स SSP2-4.5 आणि SSP5-8.5 दृश्यांत उष्णता वाढल्यास पर्जन्यमानाच्या पॅटर्नमध्ये बदल दाखवतात — काही प्रदेशांत तीव्र पावसाच्या घटनांची वारंवारता वाढू शकते, तर इतरत्र पर्जन्यमानाची अस्थिरता वाढू शकते. उष्णतेच्या लाटा दीर्घ आणि वारंवार होण्याची शक्यता अनेक मॉडेल्स दर्शवतात. समुद्रस्तरातील वाढ किनारपट्टीवरील पूर/खारफुटी ताण वाढवू शकते.
अधिक माहिती हवी असल्यास काय पाहावे?
ScenarioMIP चे दस्तऐवज SSP दृश्यांचे तांत्रिक तपशील देतात. CMIP data request/variable list मधून कोणते व्हेरिएबल्स उपलब्ध आहेत हे पाहता येते (उदा. tas, pr, psl, uas, vas, sfcWind, seaIce इ.). स्थानिक स्तरावरील तपशीलांसाठी CORDEX सारखी डाउनस्केलिंग संसाधने उपयुक्त ठरतात.
CMIP मर्यादा
- मॉडेल = वास्तव नाही: मॉडेल्स जटिल प्रक्रियांचा साधारीकरण करतात; त्यामुळे अनिश्चितता असते.
- प्रदेशीय तपशील: स्थानिक स्तरावर परिणाम समजण्यासाठी डाउनस्केलिंग/प्रदेशीय मॉडेल्स उपयोगी.
- सर्व मॉडेल्स समान नसतात: काही मॉडेल्स विशिष्ट प्रक्रियांत चांगले; बहु-मॉडेल सरासरी वापरून स्थिर निष्कर्ष काढणे श्रेयस्कर.
कसे पाहावे/वापरावे?
- IPCC अहवाल: CMIP5/CMIP6 परिणामांचा सारांश — सर्वांसाठी समजण्यासारखा.
- डेटा पोर्टल्स: ESGF वर संशोधकांसाठी, पण अनेक ब्लॉग/संस्था लोकप्रिय आकृत्या प्रकाशित करतात.
- विश्वसनीय स्त्रोत: विद्यापीठे/राष्ट्रीय हवामान केंद्रांच्या स्पष्टीकरणांवर भरोसा ठेवावा.
निष्कर्ष
CMIP ही जगभरातील हवामान मॉडेल्सना एकत्र आणून समान प्रयोग चालवण्याची योजना आहे. CMIP5 ने RCP दृश्ये आणली; CMIP6 मध्ये SSP दृश्ये आणि अधिक समृद्ध उप-प्रकल्प आले. हे अंदाज वास्तवाचे अचूक भविष्य नाहीत; पण धोके ओळखणे, प्रवृत्ती समजून घेणे आणि निर्णय घेण्यासाठी अतिशय उपयुक्त मार्गदर्शन देतात.
संक्षेप (Abbreviations) स्पष्टीकरण
- CMIP — Coupled Model Intercomparison Project: मॉडेल्सची तुलना/सामायिक प्रयोग योजना.
- WCRP — World Climate Research Programme: जागतिक हवामान संशोधन कार्यक्रम.
- WGCM — Working Group on Coupled Modelling: CMIP समन्वय करणारा गट.
- IPCC — Intergovernmental Panel on Climate Change: हवामान बदलावर वैज्ञानिक मूल्यांकन करणारी जागतिक संस्था.
- AR4/AR5/AR6 — IPCC चे चौथे/पाचवे/सहावे मूल्यांकन अहवाल.
- GCM — General Circulation Model: पृथ्वीच्या वातावरण/महासागरांच्या मोठ्या प्रमाणातील प्रवाहांचे मॉडेल.
- ESM — Earth System Model: GCM + कार्बन चक्र/जैव-रसायनशास्त्र समाविष्ट. RCP — Representative Concentration Pathway: हरितगृह वायू एकाग्रतेच्या मार्गांचे दृश्य (CMIP5).
- SSP — Shared Socioeconomic Pathway: सामाजिक-आर्थिक मार्ग + उत्सर्जन दृश्ये (CMIP6).
- MIP — Model Intercomparison Project: CMIP6 मधील उप-प्रकल्प (उदा. ScenarioMIP, HighResMIP).
- ESGF — Earth System Grid Federation: CMIP डेटा वितरीत करणारे नेटवर्क/पोर्टल्स.
- NetCDF — Network Common Data Form: वैज्ञानिक डेटा साठवण्यासाठी फाइल स्वरूप.
- CF conventions — Climate and Forecast conventions: NetCDF फाइल्ससाठी मानक मेटाडेटा/नामकरण नियम.
- Hindcast — भूतकाळाची पुनर्रचना: मॉडेल भूतकालीन इनपुट्सने चालवून सत्यापन.
- Projection — भविष्यातील अंदाज: दृश्यांवर आधारित भविष्याचे मॉडेल रन.
- Forcing — बाह्य घटक/इनपुट्स: उत्सर्जन, सौर विकिरण, एरोसोल्स इत्यादी.
- Ensemble — मॉडेलचे अनेक रन: आंतरिक बदलशीलता व अनिश्चितता मोजण्यासाठी.