Model všeobecné cirkulace

Klimatické modely jsou systémy diferenciálních rovnic založených na základních zákonech fyziky, proudění kapalin a chemie. Pro modelování rozdělují vědci planetu do trojrozměrné mřížky, používají základní rovnice a vyhodnocují výsledky. Atmosférické modely počítají větry, přenos tepla, záření, relativní vlhkost a hydrologii povrchu v rámci každého bodu mřížky a hodnotí interakce se sousedními body.[1]
Tato vizualizace ukazuje první testovací vykreslení globálního výpočetního modelu zemské atmosféry na základě dat z Goddard Earth Observing System Model, verze 5 (GEOS-5).

Model všeobecné cirkulace (GCM) je typ klimatického modelu. Využívá matematický model obecné cirkulace planetární atmosféry nebo oceánu. Používá Navierovy–Stokesovy rovnice na rotující kouli s termodynamickými proměnnými pro různé zdroje energie (záření, skupenské teplo). Tyto rovnice jsou základem počítačových programů používaných k simulaci zemské atmosféry nebo oceánů. Klíčovými složkami jsou atmosférické (AGCM) a oceánské modely (OGCM) se započtením mořského ledu a zemského povrchu.

GCM a globální klimatické modely se používají pro předpověď počasí, porozumění podnebí a předpovídání změn klimatu .

Verze navržené pro modelování klimatu na desítky až stovky let původně vytvořili Syukuro Manabe a Kirk Bryan v Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) v Princetonu v New Jersey.[2] Tyto modely byly založeny na integraci různých rovnicích fluidní dynamiky, chemie a někdy i biologie.

Terminologie

Zkratka GCM původně používala pro Model všeobecné cirkulace (General Circulation Model). Stejná zkratka se začala používat také pro Globální klimatický model (Global Climate Model). I když se nejedná o totéž, modely všeobecné cirkulace jsou obvykle nástroji používanými pro modelování klimatu, a proto se tyto dva termíny někdy používají zaměnitelně. Pojem „globální klimatický model“ je však nejednoznačný a může se vztahovat na integrovaný rámec, který zahrnuje více složek, včetně modelu všeobecné cirkulace, nebo se může odkazovat na obecnou třídu klimatických modelů, které používají různé prostředky k matematickému znázornění klimatu.

Historie

V roce 1956 vyvinul Norman Phillips matematický model, který mohl realisticky znázorňovat měsíční a sezónní změny v troposféře. Stal se prvním úspěšným klimatickým modelem.[3] Po Phillipsově práci začalo několik skupin vytvářet GCM. První model, který kombinoval oceánské a atmosférické procesy byl vyvinut na konci 60. let v Geophysical Fluid Dynamics Laboratory NOAA.[1] Počátkem 80. let vyvinulo Národní středisko pro výzkum atmosféry USA Komunitární atmosférický model (Community Atmosphere Model – CAM); tento model byl neustále vylepšován.[4] V roce 1996 se začaly snažit modelovat typy půdy a vegetace. Později model HadCM3 vytvořený v Hadleyově centru pro předpověď a výzkum klimatu spojil prvky oceánské atmosféry.[5] V polovině 80. let byla doplněna role gravitačních vln. Gravitační vlny jsou třeba pro přesnou simulaci cirkulace v regionálním a globálním měřítku.[6]

Atmosférické a oceánské modely

Atmosférické (AGCM) a oceánské GCM (OGCM) mohou být propojeny tak, aby vytvořily propojený model všeobecné cirkulace atmosféry a oceánů (CGCM nebo AOGCM). Přidáním submodelů, jako je například model mořského ledu nebo model evapotranspirace nad zemí, se AOGCM stávají základem pro úplný model klimatu.[7]

Struktura

Trojrozměrné (přesněji čtyřrozměrné) modely GCM využívají pro diskrétní rovnice pro pohyb tekutin a integrují je v čase. Obsahují parametrizace procesů, jako je konvekce, které probíhají v příliš malém měřítku, takže je nejde vyřešit přímo.

Jednoduchý model všeobecné cirkulace (SGCM) sestává z dynamického jádra, které spojuje vlastnosti, jako je teplota, s ostatními, jako je tlak a rychlost. Příkladem jsou programy, které řeší základní rovnice, dané vstupní energií a disipací energie ve formě tření závislé na měřítku, takže atmosférické vlny s nejvyššími vlnovými délkami jsou oslabovány nejvíce. Takové modely lze použít ke studiu atmosférických procesů, ale nejsou vhodné pro klimatické projekce.

Atmosférické GCM (AGCM) modelují atmosféru (a obvykle také obsahují model povrchu pevniny) s využitím povrchové teploty moře (SST).[8] Mohou zahrnovat i atmosférickou chemii.

AGCM se skládají z dynamického jádra, které integruje rovnice pohybu tekutin, obvykle pro:

  • povrchový tlak
  • horizontální složky rychlosti ve vrstvách
  • teplotu a vodní páry ve vrstvách
  • záření, rozdělené na sluneční/krátkovlnné a pozemní/infračervené/dlouhovlnné
  • parametry pro:

GCM obsahuje prognostické rovnice, které jsou funkcí času (obvykle vítr, teplota, vlhkost a povrchový tlak), spolu s diagnostickými rovnicemi, které se od nich vyhodnocují pro konkrétní časové období. Jako příklad lze uvést, že tlak v jakékoli výšce může být diagnostikován použitím hydrostatické rovnice na stanovený tlak na povrchu tlak a předpokládané hodnoty teploty mezi povrchem a požadovanou výškou. Tlak se používá k výpočtu síly tlakového gradientu v časově závislé rovnici pro větry.

OGCMs modelují oceán (se zahrnutím toků z atmosféry) a mohou obsahovat model mořského ledu. Například standardní rozlišení HadOM3 je 1,25 stupně zeměpisné šířky a délky s 20 svislými úrovněmi, což vede k přibližně 1 500 000 proměnným.

Modely AOGCM (např. HadCM3, GFDL CM2.X) kombinují dva dílčí modely. Odstraňují potřebu specifikovat toky přes rozhraní hladiny oceánu. Tyto modely jsou základem pro modelové předpovědi klimatu, o nichž se diskutuje v IPCC. AOGCM internalizuje co nejvíce procesů. Byly použity k poskytování předpovědí na regionální úrovni. Zatímco jednodušší modely jsou obecně citlivé na analýzu a jejich výsledky jsou snáze pochopitelné, AOGCM mohou být analyzovány téměř stejně obtížně jako samotné klima.

Mřížka

Rovnice proudění pro AGCM se dělí na diskrétní použití metoda konečných diferencí nebo spektrální metody. Pro konečné diference je na atmosféru aplikována mřížka. Nejjednodušší mřížka používá konstantní úhlové rozmístění mřížky (tj. mřížka šířka/délka). Častěji se však používají pravoúhlé sítě (např. ikosahedrální)[9] a sítě s proměnlivým rozlišením.[10] Model LMDz může být uspořádán tak, aby poskytoval vysoké rozlišení v jakékoli dané části planety. HadGEM1 (a další oceánské modely) používají oceánskou mřížku s vyšším rozlišením v tropech, aby pomohly vysvětlit procesy, o nichž se předpokládá, že jsou důležité pro jižní oscilaci El Niño (ENSO). Spektrální modely obecně používají gaussovu mřížku kvůli matematice transformace mezi spektrálním a bodovým prostorem mřížky. Typické rozlišení AGCM je mezi 1 a 5 stupni zeměpisné šířky nebo délky: HadCM3 například používá 3,75 zeměpisné šířky a 2,5 stupně zeměpisné šířky, což dává mřížku 96 o 73 bodů (96 x 72 pro některé proměnné); a má 19 svislých úrovní. Výsledkem je přibližně 500 000 „základních“ proměnných, protože každý bod mřížky má čtyři proměnné (u, v, T, Q ), i když plný počet by jich definoval ještě více (mraky; úrovně půdy). HadGEM1 používá mřížku 1,875 stupně na délku a 1,25 na šířku v atmosféře; HiGEM, varianta s vysokým rozlišením, používá 1,25 x 0,83 stupně.[11] Tato rozlišení jsou nižší, než se obvykle používá pro předpovědi počasí.[12] Rozlišení oceánu bývají vyšší, například HadCM3 má v horizontální rovině 6 bodů oceánské mřížky na atmosférický bod mřížky.

U standardního modelu konečných diferencí se uniformní mřížky sbíhají směrem k pólům. To by vedlo k nestabilitám výpočtů (viz podmínka CFL), a proto musí být proměnné modelu filtrovány podél linií zeměpisné šířky blízko pólů. Také oceánské modely trpí tímto problémem, pokud není použita rotovaná mřížka, ve které je severní pól posunut na nedalekou pevninu. Spektrální modely tímto problémem netrpí. Některé experimenty používají geodetické sítě[13] a ikosahedrální sítě, které (tím, že jsou více unifikované) nemají problémy u pólů. Jiným přístupem k řešení problému rozestupu mřížky je deformace kartézské krychle tak, že pokrývá povrch koule.[14]

Pufrování toku

Některé rané verze AOGCM vyžadovaly ad hoc proces „korekci toku“ k dosažení stabilního klimatu. Vyplývalo to z odděleně připravených oceánských a atmosférických modelů, z nichž každý používal implicitní tok z jedné složky do druhé, jiný než by tato složka mohla produkovat. Takový model neodpovídal pozorování. Pokud by však toky byly „opraveny“, mohly by být faktory, které vedly k těmto nerealistickým tokům, nerozpoznané, což by mohlo ovlivnit citlivost modelu. Proto je většina modelů používaných v aktuálním kole zpráv IPCC nepoužívá. Vylepšení modelu, která nyní činí korekce toku zbytečnou, zahrnují zlepšenou fyziku oceánu, vylepšené rozlišení v atmosféře i oceánu a fyzikálně konzistentní propojení mezi atmosférou a oceánskými submodely. Vylepšené modely nyní udržují stabilní, simulace povrchového klimatu pro několik století, které jsou považovány za dostatečně kvalitní, aby umožňovaly jejich použití pro klimatické projekce.[15]

Proudění

Proudění vlhkého vzduchu uvolňuje latentní teplo a je důležité pro energetický rozpočet Země. Proudění se vyskytuje v příliš malém měřítku, aby bylo možné jej vyřešit pomocí klimatických modelů, a proto se musí řešit pomocí parametrů. To se stalo od 50. let. Akio Arakawa tomu věnoval mnoho úsilí ve svých raných pracích a varianty jeho schématu jsou dosud používány,[16] ačkoli je nyní k dispozici mnoho různých schémat.[17][18] Mraky jsou také typicky zpracovávány jako parametr, pro podobně malé měřítko. Omezené porozumění mrakům omezilo úspěch této strategie, ale ne kvůli nějakému inherentnímu nedostatku této metody.[19]

Software

Většina modelů zahrnuje software pro diagnostiku širokého spektra proměnných pro srovnání s pozorováním nebo pro studium atmosférických procesů. Příkladem je teplota ve 2 metrech, což je standardní výška pro pozorování teploty vzduchu na povrchu. Tato teplota není přímo předpovídána z modelu, ale je odvozena z povrchových a teplot nejnižší vrstvy. K vytváření grafů a animací se používá jiný software.

Projekce

Předpokládaná roční průměrná teplota povrchového vzduchu od roku 1970 do roku 2100, založená na emisním scénáři SRES A1B, za použití klimatického modelu NOAA GFDL CM2.1 (autorství: NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory).

Spojené AOGCM používají simulace přechodného klimatu pro projektování/předpovídání klimatických změn v různých scénářích. Mohou to být idealizované scénáře (nejčastěji emise CO2 rostoucí o 1 %/rok) nebo na základě nedávné historie (obvykle scénáře „IS92a“ nebo nověji scénáře SRES). Které scénáře jsou nejrealističtější, zůstávají nejisté.

Třetí hodnotící zpráva IPCC z roku 2001, obr. 9.3,[20]ukazuje globální průměrnou reakci 19 různých spřažených modelů na idealizovaný experiment, při kterém se emise zvyšovaly ročně o 1 %. Obrázek 9.5[21] ukazuje reakci menšího počtu modelů na novější trendy. U zde uvedených 7 klimatických modelů se změna teploty na 2100 mění od 2 do 4,5 °C se střední hodnotou přibližně 3 °C.

Budoucí scénáře nezahrnují neznámé události – například sopečné erupce nebo změny v solárním působení. Předpokládá se, že tyto účinky jsou ve srovnání se skleníkovými plyny (GHG) v dlouhodobém horizontu malé, ale například velké sopečné erupce mohou mít významný dočasný chladicí účinek.

Emise antropogenních skleníkových plynů jsou vstupem modelu, ačkoli je možné zahrnout i ekonomický/technologický submodel, který je také poskytne. Koncentrace skleníkových plynů v atmosféře jsou obvykle dodávány jako vstup, ačkoli je možné zahrnout model uhlíkového cyklu, který odráží vegetaci a oceánské procesy pro výpočet takových hladin.

Emisní scénáře

In the 21st century, changes in global mean temperature are projected to vary across the world
Předpokládaná změna průměrné roční teploty povrchového vzduchu od konce 20. století do poloviny 21. století na základě emisního scénáře SRES A1B (autorství: NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory).

Pro šest scénářů SRES poskytl IPCC (2007: 7–8) „nejlepší odhad“ globálního průměrného zvýšení teploty (2090–2099 vzhledem k období 1980–1999) od 1,8 °C do 4,0 °C. Ve stejném časovém období byl pro tyto scénáře „pravděpodobný“ rozsah (pravděpodobnost vyšší než 66 %, na základě odborného úsudku) zvýšení globální průměrné teploty o 1,1 až 6,4 °C.[22]

V roce 2008 byla provedla studie klimatické projekce pomocí několika emisních scénářů.[23] Ve scénáři, kdy se globální emise začnou snižovat do roku 2010 a poté klesají trvale o 3 % ročně, se předpokládalo pravděpodobné zvýšení průměrné globální teploty na 1,7 °C nad předindustriální úroveň do roku 2050, stoupající na přibližně 2 °C do roku 2100. V projekci, která má simulovat budoucnost, kde není vynaloženo žádné úsilí na snížení globálních emisí, byl předpokládán pravděpodobný nárůst průměrné globální teploty na 5,5 °C do roku 2100 a nebyl vyloučen ani vzestup až o 7 °C.

Další scénář bez redukcí měl za následek střední oteplování nad pevninou (2090–99 v porovnání s obdobím 1980–99) o 5,1 °C. Při stejném emisním scénáři, ale s jiným modelem, bylo předpokládané střední oteplování 4,1 °C.

Přesnost modelů

Chyby SST v HadCM3
Předpovědi teploty u některých klimatických modelů za předpokladu emisního scénáře SRES A2

AOGCM internalizují všechny procesy, které jsou dostatečně pochopeny. Jsou však stále ve vývoji a přetrvávají značné nejistoty. Mohou být spojeny s modely jiných procesů v modelech Země, jako je uhlíkový cyklus, aby se zlepšily zpětné vazby modelu. Nejnovější simulace ukazují „věrohodnou“ shodu s naměřenými teplotními anomáliemi za posledních 150 let, když jsou způsobovány pozorovanými změnami ve skleníkových plynech a aerosolech. Shoda se zlepšuje zahrnutím jak přírodních, tak antropogenních sil.[24][25][26]

I nedokonalé modely mohou přinést užitečné výsledky. GCM jsou schopny reprodukovat obecné rysy pozorované globální teploty v minulém století.[24]

Debata o tom, jak sladit předpovědi klimatických modelů, podle nichž by mělo být oteplování horního vrstev vzduchu (troposférické) větší než pozorované oteplování na povrchu, z nichž některé se zdály ukázat opak,[27] bylo po revizi dat vysvětleno ve prospěch modelů.

Působení mraků je v klimatických modelech významnou oblastí nejistoty.[28] Mraky mají na klima protichůdné účinky. Ochlazují povrch odrazem slunečního světla do vesmíru; zahřívají ho zvýšením množství infračerveného záření přenášeného z atmosféry na povrch.[29] Ve zprávě IPCC z roku 2001 byly možné změny v oblačnosti zdůrazněny jako hlavní nejistota při předpovídání klimatu.[30][31]

Klimatologové na celém světě používají klimatické modely k pochopení klimatického systému. Byly publikovány tisíce článků o studiích založených na modelech. Součástí tohoto výzkumu je také zdokonalování modelů.

V roce 2000 bylo provedeno srovnání mezi měřeními a desítkami GCM simulací tropických srážek, vodní páry, teploty a odcházejícího dlouhého vlnového záření ovlivněných El Niño a byla konstatována relativní shoda mezi měřeními a simulací většiny faktorů. Simulovaná změna srážek však byla asi o čtvrtinu menší než ta, která byla naměřena. Chyby v simulovaných srážkách znamenají chyby v dalších procesech, jako jsou chyby v rychlosti odpařování, které poskytují vlhkost k vytvoření srážek. Druhou možností je, že satelitní měření jsou chybná. V každém případě tyto nejistoty naznačují, že je zapotřebí další pokrok, aby bylo možné tyto změny sledovat a předpovídat.[32]

Přesná velikost budoucích změn klimatu je stále nejistá;[33] na konci 21. století (2071 až 2100) je u scénáře SRES A2 změna globální průměrné hodnoty SAT z AOGCM ve srovnání s lety 1961 až 1990 +3,0 °C a rozsah je +1,3 až +4,5 °C .

Pátá hodnotící zpráva IPCC uvedla, že „je velmi vysoká důvěra v to, že modely reprodukují obecné rysy celosvětového ročního průměrného zvýšení povrchové teploty v historickém období“. Zpráva však také zjistila, že míra oteplování v období 1998–2012 byla nižší než ta, která byla předpovězena u 111 ze 114 klimatických modelů typu.[34]

Vztah k předpovědi počasí

Globální klimatické modely používané pro klimatické projekce mají strukturu podobnou (a často sdílejí stejný počítačový kód) s numerickými modely pro předpověď počasí, nicméně jsou logicky odlišné.

Většina předpovědí počasí se provádí na základě interpretace výsledků numerického modelu. Protože prognózy jsou krátkodobé – obvykle na několik dní nebo týden – takové modely obvykle neobsahují oceánský model, ale spoléhají na uložené SST. Vyžadují také přesné počáteční podmínky pro zahájení prognózy – obvykle jsou převzaty z výstupu předchozí prognózy, sloučené s pozorováním. Předpovědi musí hotové během několika hodin; ale protože pokrývají pouze jeden týden, modely lze provozovat ve vyšším rozlišení než v klimatickém režimu. Model ECMWF běží v rozlišení 9 km[35] oproti rozlišení 100 krát 200 km používaném v typických bězích klimatických modelů. Lokální modely jsou často spouštěny pomocí globálních výsledků modelu pro okrajové podmínky, aby bylo dosaženo vyššího lokálního rozlišení: například Met Office provozuje model s rozlišením 11 km[36] vztahující se na Spojené království a různé agentury v USA používají modely, jako jsou modely NGM a NAM. Stejně jako většina globálních numerických modelů předpovědi počasí, jako je GFS, jsou globální modely klimatu často spektrálními modely[37] namísto gridových modelů. Spektrální modely se často používají pro globální modely, protože některé výpočty v modelování lze provádět rychleji, čímž se zkracují doby výpočtu.

Výpočty

Klimatické modely používají kvantitativní metody k simulaci interakcí atmosféry, oceánů, zemského povrchu a ledu.

Všechny klimatické modely berou v úvahu příchozí energii jako krátkovlnné elektromagnetické záření, hlavně viditelné a krátkovlnné (blízké) infračervené záření, jakož i odcházející energii jako dlouhovlnné (vzdálené) infračervené elektromagnetické záření ze Země. Jakákoli nerovnováha má za následek změnu teploty .

Nejvíce diskutované modely posledních vztahují teplotu k emisím skleníkových plynů. Tyto modely předpokládají vzestupný trend instrumentálních záznamů teploty, jakož i rychlejší zvýšení teploty ve vyšších nadmořských výškách.[38]

Tří- (nebo přesněji čtyř-, protože se také bere v úvahu čas) dimenzionální GCM diskretizuje rovnice pro pohyb tekutin a přenos energie a integruje je v průběhu času. Obsahují také parametrizace procesů, jako je konvekce, ke které dochází na příliš malých stupních, které nelze přímo vyřešit.

Atmosférické GCM (AGCM) modelují atmosféru a ukládají povrchové teploty moře jako okrajové podmínky. Spojené modely atmosféra-oceán GCM (AOGCMs, např. HadCM3, EdGCM, GFDL CM2.X, ARPEGE-Climat[39]) spojují dva modely.

Modely se liší ve své složitosti:

  • Jednoduchý model přenosu sálavého tepla považuje Zemi za jediný bod a průměruje výstupní energii
  • To lze rozšířit vertikálně (radiačně-konvektivní modely) nebo horizontálně
  • A konečně, propojené modely klimatu atmosféra–oceán–mořský led rozlišují a řeší úplné rovnice pro přenos hmoty a energie a výměnu záření.
  • Box-modely upravují toky napříč a uvnitř oceánských pánví.

Je možné připojit i další submodely, jako například využívání půdy, což vědcům umožňuje předpovídat interakci mezi podnebím a ekosystémy.

Porovnání s jinými klimatickými modely

Modely systémů Země střední složitosti (EMIC)

Model Climber-3 používá 2,5rozměrný statisticko-dynamický model s rozlišením 7,5° × 22,5° a časovým krokem 1/2 denně. Oceánský submodel je MOM-3 (Modulární oceánský model) s mřížkou 3,75° × 3,75° a 24 svislými úrovněmi.[40]

Radiačně-konvektivní modely (RCM)

Pro ověření základních klimatických předpokladů v 80. a 90. letech byly použity jednorozměrné, radiačně konvektivní modely.[41]

Modely systémů Země

GCM mohou tvořit součást modelů systémů Země, např. propojením modelů ledových vrstev pro dynamiku Grónských a Antarktických ledových ploch a jednoho nebo více chemických transportních modelů (CTM) pro chemické látky důležité pro klima. Model transportu chemie uhlíku tedy může GCM umožnit lépe předpovídat antropogenní změny v koncentracích oxidu uhličitého. Tento přístup navíc umožňuje započítat zpětnou vazbu mezi systémy: např. chemicko-klimatické modely umožňují studovat účinky změny klimatu na ozonovou díru.[42]

Reference

  1. ↑ a b US DEPARTMENT OF COMMERCE, National Oceanic and Atmospheric Administration. Breakthrough article on the First Climate Model. celebrating200years.noaa.gov [online]. [cit. 2019-12-25]. Dostupné online. (EN-US) 
  2. ↑ US DEPARTMENT OF COMMERCE, National Oceanic and Atmospheric Administration. Breakthrough article on the First Climate Model. celebrating200years.noaa.gov [online]. [cit. 2019-12-25]. Dostupné online. (EN-US) 
  3. ↑ COX, JOHN D., 1943-. Storm watchers : the turbulent history of weather prediction from Franklin's kite to El Niño. New Jersey: John Wiley 252 s. Dostupné online. ISBN 0-471-38108-X, ISBN 978-0-471-38108-2. OCLC 49531253 
  4. ↑ Description of the NCAR Community Atmosphere Model (CAM 3.0). [s.l.]: [s.n.] Dostupné online.  Archivováno 26. 9. 2019 na Wayback Machine.
  5. ↑ LYNCH, PETER, 1947-. The emergence of numerical weather prediction : Richardson's dream. Cambridge: Cambridge University Press xii, 279 pages s. Dostupné online. ISBN 978-0-521-85729-1, ISBN 0-521-85729-5. OCLC 70399629 
  6. ↑ MCGUFFIE, K. A climate modelling primer. 3rd ed. vyd. Chichester, West Sussex: J. Wiley xiv, 280 pages s. Dostupné online. ISBN 0-470-85750-1, ISBN 978-0-470-85750-2. OCLC 55955369 
  7. ↑ Pubs.GISS: Sun and Hansen 2003: Climate simulations for 1951-2050 with a coupled atmosphere-ocean model. pubs.giss.nasa.gov [online]. [cit. 2019-12-25]. Dostupné online. 
  8. ↑ Archivovaná kopie [online]. [cit. 2019-12-25]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2017-08-22. 
  9. ↑ JABLONOWSKI, C.; HERZOG, M.; PENNER, J. E. Adaptive Grids for Weather and Climate Models. [s.l.]: [s.n.] Dostupné online. 
  10. ↑ NCL Graphics: contouring non-uniform grids. web.archive.org [online]. 2016-03-03 [cit. 2019-12-25]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2016-03-03. 
  11. ↑ HiGEM home page. higem.nerc.ac.uk [online]. [cit. 2019-12-25]. Dostupné online. 
  12. ↑ Met Office: Mesoscale modelling. web.archive.org [online]. 2010-12-29 [cit. 2019-12-25]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2010-12-29. 
  13. ↑ Climate Model Will Be First To Use A Geodesic Grid. www.unisci.com [online]. [cit. 2019-12-25]. Dostupné online. 
  14. ↑ External gravity wave on conformal expanded cube. mitgcm.org [online]. [cit. 2019-12-25]. Dostupné online. 
  15. ↑ Archivovaná kopie [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2014-01-12. 
  16. ↑ Arakawa's Computation Device. history.aip.org [online]. [cit. 2019-12-25]. Dostupné online. 
  17. ↑ COLA Report 27. web.archive.org [online]. 2012-02-06 [cit. 2019-12-25]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2012-02-06. 
  18. ↑ Table of Rudimentary CMIP Model Features. pcmdi.llnl.gov [online]. [cit. 2019-12-25]. Dostupné online. 
  19. ↑ General Circulation Models of the Atmosphere. history.aip.org [online]. [cit. 2019-12-25]. Dostupné online. 
  20. ↑ IPCC TAR - The Scientific Basis. [s.l.]: [s.n.] Kapitola [Projections of Future Climate Change 9 Projections of Future Climate Change - image 9.3], s. 537. 
  21. ↑ IPCC TAR - The Scientific Basis. [s.l.]: [s.n.] Kapitola [Projections of Future Climate Change 9 Projections of Future Climate Change - image 9.5], s. 541. 
  22. ↑ Archivovaná kopie. [s.l.]: [s.n.] Dostupné v archivu pořízeném dne 2013-03-09.  Archivováno 9. 3. 2013 na Wayback Machine., in IPCC AR4 SYR 2007
  23. ↑ Met Office: The scientific evidence for early action on climate change. web.archive.org [online]. 2010-12-29 [cit. 2019-12-25]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2010-12-29. 
  24. ↑ a b Climate change 2001 : the scientific basis : contribution of Working Group I to the third assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press x, 881 pages s. Dostupné online. ISBN 0-521-80767-0, ISBN 978-0-521-80767-8. OCLC 46634335 
  25. ↑ Hadley Centre: Simulated global warming 1860-2000. web.archive.org [online]. 2006-05-27 [cit. 2019-12-25]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2006-05-27. 
  26. ↑ Decadal forecast 2013. Met Office [online]. [cit. 2019-12-25]. Dostupné online. (anglicky) 
  27. ↑ The National Academies Press website press release, Jan. 12, 2000: Reconciling Observations of Global Temperature Change.
  28. ↑ Cooling effect of clouds ‘underestimated’ by climate models, says new study. Carbon Brief [online]. 2021-06-03 [cit. 2021-08-27]. Dostupné online. (anglicky) 
  29. ↑ Nasa Liftoff to Space Exploration Website: Greenhouse Effect. Archive.com. Recovered 1 Oct 2012.
  30. ↑ HOUGHTON, JOHN THEODORE. Climate change 2001 : the scientific basis : contribution of Working Group I to the third assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. [s.l.]: Cambridge University Press Dostupné online. ISBN 0-521-80767-0, ISBN 978-0-521-80767-8. OCLC 441921183 
  31. ↑ SODEN, Brian J.; HELD, Isaac M. An Assessment of Climate Feedbacks in Coupled Ocean–Atmosphere Models. Journal of Climate. 2006-07, roč. 19, čís. 14, s. 3354–3360. Dostupné online [cit. 2019-12-25]. ISSN 0894-8755. DOI 10.1175/JCLI3799.1. (anglicky) 
  32. ↑ SODEN, Brian J. The Sensitivity of the Tropical Hydrological Cycle to ENSO. Journal of Climate. 2000-02-01, roč. 13, čís. 3, s. 538–549. Dostupné online [cit. 2019-12-25]. ISSN 0894-8755. DOI 10.1175/1520-0442(2000)0132.0.CO;2. 
  33. ↑ Climate change 2001 : the scientific basis : contribution of Working Group I to the third assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press x, 881 pages s. Dostupné online. ISBN 0-521-80767-0, ISBN 978-0-521-80767-8. OCLC 46634335 
  34. ↑ IPCC AR5. [s.l.]: [s.n.] Kapitola 9 Evaluation of Climate Models. 
  35. ↑ ECMWF. web.archive.org [online]. 2008-05-03 [cit. 2019-12-25]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2008-05-03. 
  36. ↑ Met Office: Operational Numerical Modelling. webarchive.nationalarchives.gov.uk [online]. [cit. 2019-12-25]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2007-01-08. 
  37. ↑ What are general circulation models (GCM)?. www-das.uwyo.edu [online]. [cit. 2019-12-25]. Dostupné online. 
  38. ↑ Climate change 2007 : the physical science basis : contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press viii, 996 pages s. Dostupné online. ISBN 978-0-521-88009-1, ISBN 0-521-88009-2. OCLC 132298563 
  39. ↑ ARPEGE-Climate - [Groupe de Météorologie de Grande Echelle et Climat (GMGEC) METEO-FRANCE & CNRS (URA1357)]. web.archive.org [online]. 2014-02-19 [cit. 2019-12-25]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2014-02-19. 
  40. ↑ M., Claussen; L., Mysak; A., Weaver. Earth system models of intermediate complexity: closing the gap in the spectrum of climate system models. Climate Dynamics. 2002-03-01, roč. 18, čís. 7, s. 579–586. Dostupné online [cit. 2019-12-25]. ISSN 0930-7575. DOI 10.1007/s00382-001-0200-1. 
  41. ↑ WANG, Wei-Chyung; STONE, Peter H. Effect of Ice-Albedo Feedback on Global Sensitivity in a One-Dimensional Radiative-Convective Climate Model. Journal of the Atmospheric Sciences. 1980-03-01, roč. 37, čís. 3, s. 545–552. Dostupné online [cit. 2019-12-25]. ISSN 0022-4928. DOI 10.1175/1520-0469(1980)0372.0.CO;2. 
  42. ↑ The Ozone Hole. www.theozonehole.com [online]. [cit. 2019-12-25]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2019-10-11. 

Literatura

  • IPCC AR4 SYR (2007), Core Writing Team; Pachauri, RK; Reisinger, A. (eds. ), Změna klimatu 2007: souhrnná zpráva (SYR), příspěvek pracovních skupin I, II a III ke čtvrté hodnotící zprávě (AR4) Mezivládního panelu pro změnu klimatu, Ženeva, Švýcarsko: IPCC, ISBN), .
  • ROULSTONE, IAN. Invisible in the storm : the role of mathematics in understanding weather. Princeton: [s.n.] 1 online resource (vii, pages) s. Dostupné online. ISBN 978-1-4008-4622-1, ISBN 1-4008-4622-6. OCLC 827944851 

Související články

Externí odkazy

  • IPCC AR5, Hodnocení klimatických modelů
  • High-resolution Climate Modeling. www.gfdl.noaa.gov [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné online. (anglicky)  – s médii včetně videí, animací, podcastů a přepisů na klimatických modelech
  • Flexible Modeling System. www.gfdl.noaa.gov [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné online. (anglicky)  Flexibilní modelovací systém GFDL obsahující kód pro klimatické modely
  • Program for Climate Model Diagnosis and Intercomparison. pcmdi.llnl.gov [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné online.  – Program pro diagnostiku a vzájemné porovnávání klimatických modelů (PCMDI / CMIP)]
  • Model Data | National Centers for Environmental Information (NCEI) formerly known as National Climatic Data Center (NCDC). www.ncdc.noaa.gov [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné online. [nedostupný zdroj] – Archiv a distribuční systém národního operačního modelu (NOMADS)]
  • CESM® | Community Earth System Model. www.cesm.ucar.edu [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné online. (anglicky)  – NCAR / UCAR Model klimatického systému Společenství (CESM)
  • climateprediction.net | The world's largest climate modelling experiment for the 21st century. www.climateprediction.net [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné online.  – Predikce klimatu, komunitní modelování]
  • NASA GISS: GISS GCM ModelE. www.giss.nasa.gov [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné online. (anglicky)  – NASA / GISS, primární výzkumný model GCM]
  • EdGCM [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2015-03-23.  – EDGCM / NASA: Globální vzdělávací modelování klimatu]
  • GFDL's Data Portal. nomads.gfdl.noaa.gov [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2019-12-04.  NOAA /] GFDL
  • MAOAM - Climate Model of the Martian Atmosphere. mars.mipt.ru [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné online.  – MAOAM: Pozorování a modelování atmosféry na Marsu / MPI & MIPT
  • Model Data | National Centers for Environmental Information (NCEI) formerly known as National Climatic Data Center (NCDC). www.ncdc.noaa.gov [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné online. [nedostupný zdroj] National Operational Model Archive and Distribution System Archivováno 30. 1. 2016 na Wayback Machine. (NOMADS) je webový projekt NOAA, který poskytuje jak přístup k současným i archivním datům klimatických a meteorologických modelů.
  • DChart/Dapper Documentation, Download, Support. www.pmel.noaa.gov [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2019-12-26.  Dapper/DChart – data používaná v 4. hodnotící zprávě IPCC.
  • HadCM3: Met Office climate prediction model. Met Office [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné online. (anglicky)  – obecné informace o modelelch Hadley Centre for Climate Prediction and Research.
  • CGD, NCAR. CESM® | Community Earth System Model. www.cesm.ucar.edu [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné online. (anglicky)  – NCAR/UCAR Community Climate System Model (CCSM)
  • climateprediction.net | The world's largest climate modelling experiment for the 21st century. www.climateprediction.net [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné online.  – udělejte si sami předpovědi vývoje klimatu
  • EdGCM [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2015-03-23.  – EdGCM – Educational Global Climate Modeling – původní globální klimatický model NASA/GISS s uživatelsky přívětivým rozhranním pro PC a Mac
  • CANADA, Environment and Climate Change. Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis. aem [online]. 2010-02-01 [cit. 2019-12-26]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2019-05-13.  – Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis – informace o modelu a možnost stažení dat
  • CM2.X Coupled Climate Models. nomads.gfdl.noaa.gov [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2019-07-06.  – Geophysical Fluid Dynamics Laboratory – NOAA CM2 global climate model informace a výstupní datové soubory
  • Earth System Climate Model. terra.seos.uvic.ca [online]. [cit. 2019-12-26]. Dostupné online.  – University of Victoria, Kanada: Globální klimatický model, volně ke stažení

Média použitá na této stránce

Projected change in annual mean surface air temperature from the late 20th century to the middle 21st century, based on SRES emissions scenario A1B.png
Surface air temperature change (2050s average minus 1971-2000 average), NOAA GFDL CM2.1 Climate Model, SRES A1B scenario. Description is based on the NOAA (2007a) public-domain source: This world map shows the projected change in annual mean surface air temperature from the late 20th century (1971-2000 average) to the middle 21st century (2051-2060 average). The change is in response to increasing atmospheric concentrations of greenhouse gases and aerosols based on a "middle of the road" estimate of future emissions. Future emissions are based on the "A1B" emissions scenario, taken from the Special Report on Emissions Scenarios. Warming is larger over continents than oceans, and is largest at high latitudes of the Northern Hemisphere. These results are from the GFDL CM2.1 model, but are consistent with a broad consensus of modeling results.

From the NOAA (2007b) public-domain source: The term “global warming” is commonly used to refer to surface air temperature changes that are a response to increasing atmospheric greenhouse gas (GHG) concentrations. However, the warming is not expected to be uniform over the globe, nor is it expected to be the same during all seasons of the year. Computer model simulations conducted at NOAA’s Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) and elsewhere project that GHG induced warming will be more rapid over land masses than over oceans. In the image, red colors indicate greater warming over the continents. White and blue-green colors mark areas with the least warming or slight cooling, found mostly over oceans. Additionally, the greatest warming is expected during the winter over northern North America and north-central Asia.

References:
Hadcm3-era-sst-annual.png
(c) William M. Connolley na projektu Wikipedie v jazyce angličtina, CC BY-SA 3.0
Sea surface temperature difference between HadCM3 and ERA-15; annual mean. ERA would not be reliable over sea ice, which has accordingly been masked out, as have the land areas. The SSTs are taken from the ERA dataset for convenience, but are input to ERA from standard sources (obs and satellites).
AtmosphericModelSchematic.png
Climate models are systems of differential equations based on the basic laws of physics, fluid motion, and chemistry. To “run” a model, scientists divide the planet into a 3-dimensional grid, apply the basic equations, and evaluate the results. Atmospheric models calculate winds, heat transfer, radiation, relative humidity, and surface hydrology within each grid and evaluate interactions with neighboring points.
Volume-Rendered Global Atmospheric Model.ogv
This visualization shows early test renderings of a global computational model of Earth's atmosphere based on data from NASA's Goddard Earth Observing System Model, Version 5 (GEOS-5).
Animation of projected annual mean surface air temperature from 1970-2100, based on SRES emissions scenario A1B (NOAA GFDL CM2.1).webm
Animace ročních průměrných teplot vzduchu na zemském povrch v letech 1970 - 2100 na základě výpočtového modelu amerického Národního úřadu pro oceán a atmosféru (NOAA).