Global klimamodell

Ein global klimamodell eller generell sirkulasjonsmodell (forkorta GCM frå engelsk: Global Climate Model) prøver å skildre korleis klimaet endrar seg ved å bruke likningar frå væskedynamikk, kjemi og stundom biologi. Desse likningane er anten basert på fysiske lover, som Newtons lover eller termodynamikkens første lov, eller vert bygde opp av empiriske metodar. Ein har både atmosfæriske modellar (AGCM) og havmodellar (OCGM). Ein ACGM og ein OCGM er ofte kopla saman (AOGCM). I lag med andre modellar (for t.d. havis eller fordamping over land) dannar AOGCM grunnlaget for ein full klimamodell. Dei forskjellige modellane kan vere bygde opp på forskjellige måtar og innehalde forskjellige komponentar, som kan gje forskjellige resultat. Dei første AOGCM vart laga på slutten av 1960-talet av Syokoru Manabe og Kirk Bryan ved Geophysical Fluid Dynamics Laboratory i Princeton i New Jersey. I dag har ein mellom ti og tjue institusjonar over heile verda som køyrer AOGCMar for å varsle klimaendringar.

Dei siste åra har ein utvida GCM til å verte modellar for heile jordsystemet, som inkluderer undermodellar for atmosfærisk kjemi eller karbonsyklusar, slik at ein betre kan varsle endringar av karbondioksid. Dette gjer at ein kan få tilbakekoplingar mellom dei forskjellige systema. T.d. kan ein kjemi-klimamodell sjå på kva effektar ein reparasjon av ozonholet har på klimaet.

Det er mange faktorar som fører til at resultata av klimamodellane er usikre. Modellane kan i seg sjølve vere unøyaktige, og ein veit ikkje heilt sikker korleis industriforholda og teknologien vil endre seg i framtida (som for tida er den mest usikre faktoren). Så sjølv om ein har svært fysisk realistiske modellar, vil det framleis vere mykje utryggleik inni biletet. [1]

Struktur

Globale klimamodellar diskretiserar rørslelikningane og integrerer desse framover i tid. Dei inneheld parameteriseringar for prosessar, slik som konveksjon, som er på så små skalaer at dei ikkje direkte kan løysast opp i modellen. Meir sofistikerte modellar kan innehalde representasjonar av karbon og andre syklusar.

Ein enkel generell sirkulasjonsmodell (SGCM), er ei enklare utgåve av ein GCM. Slike modellar vert brukte for å studere atmosfæriske prosessar på ein enklare måte, men kan ikkje brukast til å varsle framtidig klima.

Atmosfærisk GCM (AGCMs) er ein modell av atmosfæren (og inneheld vanlegvis landoverflatemodellar i tillegg) med ein gjeven havoverflatetemperatur. Elementa ein vanlegvis har med i ein AGCM er:

• overflate trykk
• horisontale fartskomponentar i lag
• temperatur og fukt i lag.
• Ein har vanlegvis ein strålingskode, delt inn i solstrålar (eller kortbølgja stråling) og varmeutstråling (eller langbølgja stråling)
• parameteriseringar omhandlar prosessar som:
  • konveksjon
  • oveerflateprosessar som albedo og hydrologi
  • skydekke

Ein GCM inneheld fleire prognostiske variablar som vert direkte integrert i lag med fleire diagnostiske variablar, som vert dedusert frå desse (t.d. temperaturen i 2 meternivå, brukt for å samanlikna med verkelege observasjon, vert dedusert frå overflatetemperaturen og temperaturen i dei lågaste modellflatene).

Havmodellar (OGCMs) er ein modell av havet (som får fluksar frå atmosfæren). Her kan ein òg ha med havismodellar. T.d. kan ei standardoppløysing vere 1,25 grader i breiddegrad og lengdegrad med 20 vertikale nivå, noko som fører til om lag 1,5 millionar variablar.

Kopla hav-atmosfæremodellar (AOGCMs) kombinerer nettopp desse to modellane, og er grunnlaget for sofistikerte modellar som kan varsle det framtidige klimaet. Desse modellane er særs komplekse, men er framleis under utvikling. Ofte kan det vere like vanskeleg å analysere resultat av ein klimamodell, som det verkelge klimasystemet.

Modellgitter

Likningar i AGC-modellar vert diskretisert ved anten å bruke den endelege differansemetoden eller spektralmetoden. Dette gjev eit gitter eller rutenett, der alle variablane vert rekna ut i kvart gitterpunkt. Desse gittera kan anten ha konstant avstand mellom gitterpunkta eller har avstandar som varierer. Visst ein skal studere eit spesifikt område, vel ein då gitteret slik at det har størst oppløysing over området ein vil studere. Spektralmodellar bruker vanlegvis eit gaussisk gitter, fordi det då vert enklare å omforme matematikken mellom spektral- og gitterpunkta. Ein typisk horisontal oppløysing i dag for ein AGCM er mellom 1 og 5 grader i breidde og lengde, i tillegg til rundt 20 vertikale lag. Dette gjev om lag 500 000 grunnvariablar, sidan kvart gitterpunkt har fire variablar, u, v (som er er sonal og meridional vind), T (temperatur) og Q (varmeoverføring), men når ein tar med alle variablane (skyer, overflatenivå) så vert dette talet ein del større.

Sjå òg

• Klimamodell

Bakgrunnsstoff

• Soga om global klimamodellering Arkivert 2012-07-30 ved Wayback Machine.