KLIMATSKI MODELI

1. KLIMATSKI MODELI • Klimatski model je poskus simulacije številnih dejavnikov in procesov, ki oblikujejo klimo. • Namen modeliranja je 1. poglobiti raumevanje teh procesov in 2. napovedovati učinke njihovih sprememb in 3. velikost interakcije med njimi. • Klimatski sistem opišemo z osnovnimi fizikalnimi, kemijskimi in biološkimi zakoni in tako so modeli skupek nizov enačb. • Klimatski modeli so zaradi številnih procesov, ki jih modelirajo, počasni in dragi za uporabo, celo na najzmoglivejših računalnikih in navkljub temu so njihovi rezultati le aproksimacije. Zato se v novejšem času vse bolj uveljavljajo ideje o potrebi po poenostavitvah. • Zaradi številnih vzrokov je model vedno le poenostavljena slika realnega sveta. Klimatskih procesov še vedno popolnoma ne razumemo, vemo pa, da so zapleteni.

2. Different response times in the climate system

3. Razvoj klimatskih modelov sredina 1980-tih Zgodnja 1990-ta Pozna 1990-ta 2000 Danes 1970-ta leta Atmosfera Atmosfera Atmosfera Atmosfera Atmosfera Atmosfera Kopno Kopno Kopno Kopno Kopno Ocean & m. led Ocean & m. led - Ocean & m. led Ocean & m. led - Sulfatni Sulfatni Sufatni aerosol aerosol aerosol Ne - sulfatni - Ne sulfatni aerosol aerosol Ogljikov cikel Ogljikov cikel Atmosferski kemizem Model Ne - sulfatni Modeli oceanov - Vzporedni Cikla žvepla aerosoli ledu razvoj Model oglj. modelov cikla-kopno Model ogljikovega cikla Model oglj. Temnjenje barv pomeni cikla-ocean Izboljšavo modelov Kemizem Kemizem Atm. Atmosfere

4. Najpomembnejše komponente, ki jih moramo upoštevati pri izdelavi in razumevanju modela klimatskega sistema • sevanje – način kako modeliramo sončno obsevanje in absorbcijo ter emisijo dolgovalovnega sevanja • dinamika – prenos energije okrog planeta z vetrovi in oceanskimi tokovi od ekvatorja proti polu in vertikalni prenosi (turbulenca v majhni skali, konvekcija in prenos energije v globino oceanov • procesi na zemeljskem površju - vključevanje učinkov morskega in kopnega ledu, snega in vegetacije, ki spremenjajo albedo, emisivnost, energijske tokove na površju in pogojujejo vodni cikel oz. izmenjavo vlage • kemizem klimatskega sistema - kemijsko sestavo atmosfere in interakcije z ostalimi deli klimatskega sistema (npr. izmenjava ogljika med oceani, kopnim in atmosfero) • prostorska in časovna resolucija - časovni korak modela in izbira horizontalnih in vertikalnih dimenzizij oz. skal

5. Obstajajo 4 temeljni tipi klimatskih modelov • Modeli energijskih bilanc so enodimenzionalni in simulirajo spremembe temperature površja na nivoju morske gladine po geografski širini. Uporabljajo močno poenostavljene zveze za izračun energijske bilance v posameznem širinskem pasu. • Enodimenzionalni sevalno-konvektivni modeli, ki računajo vertikalni profil temperature (običajno gre za globalno povprečje) z eksplicitnim modeliranjem sevalnih procesov in "konvektivnim prilagajanjem" privzetega temperaturnega profila. • Dvodimenzionalni statistično-dinamični modeli, ki eksplicitno obravnavajo procese na zemeljskem površju in dinamiko atmosfere v okviru zonalno povprečenih okvirov in imajo vertikalno resolucijo atmosfere. Ti modeli so startna osnova za vključevanje kemizma v globalnih modelih. • Globalni cirkulacijski modeli, ki vključujejo trodimenzionalnost atmosfere in/ali oceanov. Skušajo zajeti vse najpomembnejše klimatske procese.

6. Relativen pomen opisanih procesov in teoretično osnovo za njihovo parametrizacijo lahko predstavimo z piramido klimatskega modeliranja. • Robovi piramide predstavljajo osnovne elemente modelov, kompleksnost modelov pa se odraža v vertikalni poziciji modela. • Blizu baze piramide najdemo preproste klimatske modele, ki temeljijo samo na enem primarnem procesu (npr. sevanje), višje proti vrhu piramide pa modeli vključujejo več interakcij med procesi. • Tako modeli postajajo vse kompleksnejši, imajo pa tudi večjo prostorsko in časovno resolucijo.