Laporan UNESCO/IOC-ODC:
FOURTH TRAINING COURSE ON CLIMATE MODELS
FOURTH TRAINING COURSE ON CLIMATE MODELS!-‐!" November +,!", Qingdao, China
Hosted by:
The First Institute of Oceanography, State Oceanic Administration, Qingdao, China
Balai Penelitian dan Observasi Laut — Jl. Baru Perancak, Br. Dangin Berawah, Ds. Perancak, Negara 67789
PENDAHULUAN
Pelaksanaan kegiatan kali ini adalah mengikuti UNESCO/IOC Regional Training and Research Center on Ocean Dynamics and Climate (UNESCO/IOC-‐ODC), hosted by The First Institute of Oceanography (FIO), State Oceanic Administration, Qingdao, China. Training ini diikuti setelah melalui proses registrasi dan seleksi peserta oleh pihak penyelenggara.
Kegiatan mengikuti training ini merupakan suatu kesempatan yang sangat baik untuk menambah ilmu dan pengalaman, terutama untuk mempelajari beberapa climate model, output, validasi, serta aplikasinya. Kegiatan ini sangat berguna untuk mengetahui bahwa climate model dapat merepresentasikan beberapa fenomena fisis di alam, misalnya ENSO (El-‐Nino Southern Oscillation), PDO (Pacific Decadal Oscillation), dan
monsun. Peserta training juga dijelaskan mengenai keterbatasan dan perbedaan dari setiap climate model. Lebih lanjut, peserta training juga mempelajari hal baru lainnya, yaitu tentang couple model laut dengan model lainnya menjadi Earth System Model (ESM). Dalam training ini, peserta training dituntut memiliki dasar matematika yang nantinya diperlukan untuk memahami climate model. Beberapa hal lain yang dipelajari adalah mengenai teknik dan data asimilasi. Dengan mengikuti training ini, diharapkan peserta dapat memperdalam pengetahuan mengenai climate model, termasuk diantaranya adalah tentang efisiensi model, error, validasi dan juga teknik asimilasi.
DAFTAR ISI
FOURTH TRAINING COURSE ON CLIMATE MODELS 1
PENDAHULUAN
2
URAIAN LAPORAN PELAKSANAAN TRAINING COURSE ON CLIMATE MODEL
3
Sumber Dana dan Partisipan Training Course on Climate Model 3
Tempat dan waktu training 3
Pelaksanaan Training Course on Climate Model 4
Ringkasan yang dipelajari dari training course 5
Additional activity 8
Manfaat kegiatan bagi Kementerian Kelautan dan Perikanan 9
Kesimpulan dan Saran Tindak Lanjut
10
URAIAN LAPORAN PELAKSANAAN TRAINING
COURSE ON CLIMATE MODEL
Sumber Dana dan Partisipan Training Course on Climate Model
Pelaksanaan training course yang diikuti oleh representatif BPOL dapat terlaksana dari travel dan accommodation support dari FIO.
Peserta training course ini terdiri dari beberapa negara dan institusi sebagaimana yang ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Daftar peserta training course on climate model
Tempat dan waktu training
Training ini bertempat di Meeting Room, No. 302 di Lantai 3 Administration Building, di The First Institute of
Oceanography, State Oceanic Administration, China. Training berlangsung selama dua minggu, yaitu 3 – 14 November 2014.
Pelaksanaan Training Course on Climate Model
Pelaksanaan training berlangsung selama 2 minggu, dengan jadwal sebagai berikut:
Sedangkan pemateri untuk training adalah sebagai berikut:
Ringkasan yang dipelajari dari training course
1. Lecture dari Prof. Song YANGDalam kuliah beliau, peserta training mempelajari sirkulasi atmosfer yang berdampak terhadap climate model. Secara umum, Prof. Yang menjelaskan tentang metode dan produksi short-‐term dan long-‐ term dari climate variability. Lebih lanjut, beliau juga menunjukkan beberapa hasil dari riset beliau mengenai variasi dan prediksi Asian dan Indo-‐Pacific Climate.
Penjelasan dari Prof. Yang tersebut juga mengenai variabilitas atmosferik yang berkaitan dengan prediksi iklim, oleh karena itu beliau juga mendeskripsikan cara memahami secara detail mengenai atmosfer dan iklim dengan menjelaskan perbedaan dari weather dan climate prediction. Dan lebih lanjut beliau juga menjelaskan tentang prediksi musiman untuk daerah Asia, Indo-‐Pacific, dan beberapa daerah lainnya. Pada prediksi iklim, banyak metode yang dapat digunakan untuk menganalisa, misalnya EOF (empirical orthogonal function), STV (short-‐term variation), dan lainnya. Untuk forecast system, climate tidak hanya membahas tentang air-‐sea interaction, namun juga membahas mengenai interaksi antara atmosfer, daratan, laut, lapisan es, dan lainnya. Sehingga metode yang digunakan adalah beberapa model dinamika dan model statistik, juga historical analog dan composite.
Prof. Yang merupakan salah satu peneliti yang terlibat dalam NCEP climate prediction tools. The US NCEP climate forecast system (CFS) saat ini memiliki 2 versi, yaitu CFSv1 dan CFSv2. Dalam pemaparan beliau, peserta training dapat melihat performansi dari setiap model, termasuk bias yang dihasilkan dari model, perbandingan antara hasil dan observasi, dan juga pola dari setiap monsun (semisal: Asia monsoon, African monsoon, dan lainnya) dari hasil EOF analysis. Dari hasil tersebut dapat diketahui kelebihan dari setiap model, misalnya CFSv2 tidak dapat menganalisa dengan lebih baik mengenai Indian monsoon dikarenakan permasalahan dengan SST yang terlalu hangat. Sebaliknya, CFSv2 NCEP model dapat lebih baik menganalisa di area South East Asia, khususnya tentang monsun.
Dari kuliah ini, peserta training mendapatkan pengetahuan bahwa monsun di setiap daerah memberikan dampak terhadap climate variability, yang merupakan paramater penting dalam climate model prediction. Selain itu kami juga mempelajari tentang performansi setiap model, yaitu mengenai bias dan model yang dapat merepresentasikan fenomena seperti ENSO, monsun, dan fenomena lainnya.
2. Lecture dari Prof. Ronghua ZHANG
Dari pemaparan beliau, peserta training dijelaskan mengenai sirkulasi laut dan dampaknya terhadap climate model. Di awal pemaparan, beliau terlebih dahulu memberikan pemahaman dasar bagi peserta training yang memiliki latar belakang yang berbeda, yaitu beliau menjelaskan persamaan pembangun dalam pemodelan dinamika laut, termasuk diantaranya adalah turunan dan cara memahami proses dasar dalam persamaan tersebut.
Lebih lanjut, Prof. Zhang mendeskripsikan dengan detail mengenai OGCM (ocean general circulation model) dan juga aplikasinya.
3. Lecture dari Prof. Fangli QIAO
Prof. Qiao menjelaskan dengan detail mengenai peranan gelombang permukaan di laut dan dampaknya terhadap climate system. Lebih lanjut beliau juga menjelaskan mengenai mixing scheme, juga permasalahan yang sering terjadi pada pemodelan.
Sebagai tambahan, Prof. Qiao juga memperkenalkan tentang parameterisasi Bv yang sangat diperlukan untuk validasi dan aplikasi pada model, serta penjelasan tentang perbandingan dari efek mixing, dan juga perkenalan operational forecast system.
Lebih lanjut beliau menjelaskan bahwa Bv merupakan non-‐breaking surface wave-‐induced vertical mixing yang berperan penting dalam mengembangkan climate model dan model sirkulasi laut, sehingga parameter tersebut bermanfaat untuk mengembangkan kemampuan prediksi laut dan iklim.
Bv hampir tidak bergantung pada model, parameter ini dapat dengan mudah diperhitungkan dalam model sirkulasi pantai, model sirkulasi laut global, dan climate model, oleh karena itu, parameter ini juga merupakan salah satu hal yang efektif yang dapat diaplikasikan dalam bermacam model. POM (Princeton Ocean Model) merupakan model yang juga menggunakan parameter Bv, yang berperan penting dalam shear-‐induced mixing, meskipun POM tidak memperhitungkan shear-‐induced mixing.
4. Lecture dari Prof. Kun YANG
Prof. Yang membahas dengan detail mengenai land process, yaitu proses-‐proses yang terjadi di daratan termasuk land surface model, peranan penting dari surface wave di laut serta dampaknya terhadap climate system. Beliau menjelaskan bahwa land process merupakan bagian dari global water cycle. Salah satu siklus air adalah evaporasi. Dan pada land model, proses utama yang perlu diperhatikan adalah water budget, energy budget seperti surface radiation dan heat flux, surface carbon budget dan juga soil freezing serta thawing process. Pada land modelling, banyak tantangan juga karena banyaknya proses yang cukup kompleks yang tidak dapat direpresentasikan dalam model, seperti soil moisture, soil parameters, physiological parameters, frozen soil, underground flow, dan lainnya.
Land surface model juga memperhitungkan surface flux dan resistances. Perhitungan tersebut dihubungkan terhadap heat dan vapor flux untuk vegetation canopy, proses precipitacion interception, resistence, transpiration dan proses lainnya yang berbeda dalam hal penentuan setiap parameter pada masing-‐masing model. Dan untuk akurasi model yang lebih baik, tentu saja diperlukan observasi insitu yang telah divalidasi.
Untuk land model, Prof. Yang menjelaskan tentang model A Simpler Biosphere Model Ver.2 (SiB2), yang dikembangkan oleh NASA/GSFC, Colorado State University. Model tersebut melakukan proses canopy dan ground rainfall interception, temperature, soil water flow dan radiative transfer. Dan dari model tersebut dapat disimulasikan momentum flux, sensible heat flux, evaporation, upward longwave dan shortwave radiation, CO2 cycle, dan run-‐off.
Salah satu aplikasi land model tersebut telah diujicoba di Tibetan Plateu yang digunakan untuk mengetahui respons dari lake water balance hingga ke climate changes terhadap area tersebut. Tibetan Plateu ditentukan sebagai area simulasi karena area tersebut menunjukkan penghangatan, kelembaban, wind stilling, dan solar dimming yang sangat cepat yang dapat memberikan dampak terhadap climate change. Dari simulasi model, dapat diketahui bahwa distribusi spasial dari perubahan run-‐off di Tibetan Plateu, dapat dikaitkan dengan decadal changes dari large-‐scale circulation dan juga proses mencairnya gletser yang juga menunjukkan peranannya. Selain itu, kontribusi dari perubahan frozen soil juga dapat diperhitungkan.
5. Lecture dari Prof. Yong LUO
Prof. Luo menjelaskan beberapa evaluasi mengenai climate model. Menurut beliau, climate model sangat kompleks dan harus memasukkan komponen fisis seperti atmosfer, ocean, land, dan sea-‐ice, proses biogeokimia, dan proses lainnya yang tidak hanya berasal dari laut, tetapi juga dari atmosfer dan daratan. Climate model dapat dibagi menjadi 2 tipe, yaitu global climate model dan regional climate model yang dapat memberikan informasi lebih detail melalui hasil downscalling dari global model secara dinamis.
Ada banyak climate model yang sedang dikembangkan saat ini, dan setiap model memiliki perbedaan error, bias, korelasi dan standar deviasi antara setiap model atau antara model dan observasi. Untuk mengetahui performansi model, Prof. Luo menjelaskan ensemble method yang dapat digunakan untuk mengevaluasi model, seperti multi model ensembles dan perturbed parameter ensembles.
Prof. Luo juga menampilkan perbandingan antara CMIP3 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 3) dan CMIP5 climate model. Untuk setiap model memiliki hasil yang berbeda di beberapa area dan juga pada seluruh parameternya. Sebagai contoh untuk SST (sea surface temperature) untuk zonal mean error, cold tongue error di Pacific tereduksi pada CMIP5 model. Dan beliau juga fokus memaparkan pada perbandingan model dalam hal ENSO, IOD, dan monsun serta beberapa kondisi musiman. Di akhir pemaparannya, beliau menjelaskan tentang beberapa pengembangan yang sedang dilakukan dalam climate model.
6. Lecture dari Prof. Zhenya SONG
Prof. Song menjelaskan mengenai ESC (Earth System Science) dan komponen yang terdapat didalamnya, seperti: atmospheric zones, hydrosphere, cryosphere, litosphere, dan biosphere.
Pada akhir kuliah Part I, Prof. Song menunjukkan beberapa contoh fenomena, seperti penyebab seasonality dan atmospheric circulation. Beliau mendeskripsikan bahwa pola sirkulasi umum dimodifikasi oleh distribusi samudera dan benua. Beliau juga menjelaskan tentang peranan atmosfer, laut, dan daratan dalam climate model.
Atmosfer merupakan komponen yang paling dinamis dari climate system. Atmosfer tidak memiliki banyak heat capacity sedangkan weather system yang terjadi di atmosfer dapat berupa siklon, antisiklon, cold and warm fronts tropical storm/hurricanes move. Surface ocean current membawa perpindahan panas pada earth system, dan hal ini mempengaruhi regional climate. Perpindahan panas melalui surface current menuju lintang tinggi. Arus hangat terbawa menuju area lintang tinggi akan membuat climate di daerah tersebut menjadi kurang dingin. Daratan berperan rendah dibandingkan lautan dalam hal menyimpan panas. Daratan memiliki berbagai variasi fitur: topografi, tanah, vegetasi, kemiringan, dan kapasitas air. Land system lebih heterogen dan pada skala kecil. Perubahan yang terjadi di daratan dan vegetasi mempengaruhi climate melalui albedo, roughness, dan evapotranspiration.
Prof. Song juga menjelaskan klasifikasi climate berdasarkan klasifikasi empirik. Klasifikasi tersebut berdasarkan klasifikasi climate Koppen yang mulai dikembangkan pada tahun 1918. Metode tersebut dikembangkan untuk mengkorelasikan distribusi spasial tanaman terhadap distribusi spasial climate. Dan klasifikasi climate secara statistik adalah berdasarkan rata-‐rata bulanan temperature, rata-‐rata bulanan precipitation, dan total annual precipitation.
Pada Part II, Prof. Song menjelaskan tentang earth system model, khususnya climate model. Beberapa komponen penting diperlukan dalam climate model seperti radiasi yang membangkitkan sistem setiap climate model dari dinamika short atau longwave radiation yang terdiri dari angin, arus laut, convection, dan lainnya, surface process dan komposisi kimia di atmosfer, daratan, dan lautan. Selanjutnya beliau juga menjelaskan model sederhana yang dapat digunakan untuk climate simulation, seperti EBM dan EMICS. Kedua model tersebut merupakan powerful tools untuk membantu pemahaman tentang climate variability. Pada akhir pemaparannya, beliau menjelaskan tentang model evaluation, performansi model, dan perbandingan antara setiap model dan antara model dan observasi.
7. Lecture dari Prof. Xunqiang YIN
Hal yang dipelajari adalah mengenai asimilasi data dan beberapa metode yang digunakan. Pemaparan lebih lanjut adalah tentang metode untuk beberapa kasus yang berbeda dan cara mereduksi error. Beliau juga menjelaskan tentang asimilasi SST (sea surface temperature) dan sea level. Di bagian akhir penjelasannya, beliau menampilkan beberapa global dataset dan cara asimilasi datanya.
Additional activity
Kegiatan tambahan dalam training ini antara lain:
-‐ trainee report; setiap trainee diberikan kesempatan selama 15 menit untuk perkenalan diri serta memaparkan kegiatan yang telah atau sedang dilakukan, kemudian dilanjutkan dengan diskusi terkait pemaparan setiap trainee. -‐ group discussion; trainee dibagi dalam beberapa kelompok untuk diskusi dan membuat pelaporan tentang ilmu yang
didapat selama training, hasil diskusi dipaparkan dalam diskusi kelas di akhir training.
-‐ mengunjungi the First Institute of Oceanography (FIO); untuk menambah khasanah tentang kegiatan yang dilakukan di FIO, trainee mendapatkan kesempatan mengunjungi fasilitas yang ada di FIO.
-‐ mengunjungi China Ocean Sample Repository (COSR); selanjutnya trainee juga mendapatkan kesempatan melihat langsung koleksi sampel yang dimiliki COSR.
Manfaat kegiatan bagi Kementerian Kelautan dan Perikanan
Kegiatan training course on climate model ini dapat dimanfaatkan aplikasinya untuk mendukung penelitian di lingkup Kementerian Kelautan dan Perikanan (KKP), khususnya mengenai climate change.
Kesimpulan dan Saran Tindak Lanjut
Dari pelaksanaan training ini, dapat diambil kesimpulan bahwa:
-‐ Trainee dari BPOL mendapatkan kesempatan yang baik untuk mempelajari climate model dari experts dengan pengalamannya masing-‐ masing.
-‐ Trainee juga mendapatkan pengalaman dan kesempatan menambah jaringan pertemanan dari beberapa negara dan institusi, dan sangat diharapkan agar hal tersebut dapat menjadi awal komunikasi di bidang penelitian.
-‐ Trainee berharap agar hasil training dapat dimanfaatkan, sehingga outcome training dapat diaplikasikan dalam penelitian, utamanya yang mendukung kegiatan di BPOL.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada: -‐ Pihak penyelenggara training course on
climate model, the First Institute of
Oceanography, State Oceanic Administration, China, yang telah
memberikan kesempatan dalam bentuk
travel dan accommodation support.
-‐ Seluruh Pemateri: Prof. Song YANG, Prof. Ronghua ZHANG, Prof. Fangli QIAO, Prof. Kun YANG, Prof. Yong LUO, Prof. Zhenya SONG, Prof. Xunqiang YIN
Sebagai tindaklanjut dari training ini, diharapkan trainee dan calon trainee dari KKP lainnya dapat diberikan kesempatan kembali mengikuti kegiatan training yang akan diadakan pada tahun depan dengan
