|
Modellerne er - sammen med alle typer klimadata - vigtige for at forstå de processer, der har betydning for klimaet og klimaændringer, hvad enten de har naturlige årsager eller er menneskeskabte. Tilliden til klimamodellerne er øget i de seneste år. I dag kan man med de bedste modeller simulere de væsentligste egenskaber ved det nuværende klima, bl.a. de geografiske variationer på stor skala. Modellerne kan også reproducere de ændringer i klimaet, som skyldes påvirkning af aerosoler i den mellemste atmosfære på grund af vulkanudbrud, og beregningerne udviser en naturlig klimavariation, som er sammenlignelig med den observerede.
Kan en klimaforandring forudsiges?
I teorien kan man beregne, hvor stor en global opvarmning bliver som følge af en øget koncentration af drivhusgasser i atmosfæren. Hertil kan benyttes simple energibalance-modeller eller komplicerede tredimensionale klimamodeller. I praksis er det dog en meget vanskelig opgave, da klimamodellerne langt fra er detaljerede nok til at beskrive alle elementer i den virkelige verden.
Klimamodellers opbygning
En klimamodel er i princippet opbygget som de atmosfæremodeller, der benyttes som grundlag for vejrforudsigelser. I en klimamodelberegning starter man således også fra et givet sæt af begyndelsesbetingelser og foretager så en beregning frem i tiden med små tidsskridt på 2 til 30 minutter, afhængigt af modellen. Den væsentligste forskel mellem vejrprognosemodellen og klimamodellen ligger i den tid, man regner frem. I en prognosemodel beregnes vejret normalt op til 2 uger frem, mens man i klimamodellen regner mange år frem. I en klimamodelberegning er man interesseret i at beskrive statistiske størrelser som det gennemsnitlige vejr og variationer omkring dette gennemsnit, men slet ikke - som i prognose-modellen - det aktuelle vejr på en given dag i fremtiden. En klimamodel kan enten være rent atmosfærisk eller en koblet atmosfære-oceanmodel. Klimamodeller indeholder ligesom vejrprognosemodeller beskrivelser af forholdene på Jorden og i de øverste jordlag, hvor de vigtigste grundlæggende variable er temperatur, fugtighed og snedække. Der indgår en lang række parametre i klimamodeller, som beskriver overfladens beskaffenhed, som fx vegetationstyper og jordbundsforhold.
Som for vejrprognosemodeller er klimamodellens variable organiseret i et gitternet, der bestemmer den rumlige opløsning, hvormed forholdene kan beskrives i modellen. Både for globale atmosfæremodeller og oceanmodeller er afstanden mellem beregningspunkterne typisk 100 -200 kilometer i vandret retning, og vertikalt er der i atmosfæremodeller 20-30 lag og i oceanmodeller 10-20 lag.
Betydningen af processer, der foregår på rumlige skalaer, som er finere end modellens gitter, må beregnes ud fra de grundlæggende variable. Det gælder om at medtage disse såkaldte parameteriserede processer så nøjagtigt som muligt, så deres samlede indvirkning på de grundlæggende variable i gitternettet er bedst muligt beskrevet. Som vigtige eksempler på parameteriserede processer i atmosfæren kan nævnes stråling, sky- og nedbørdannelse samt processer på og i Jorden. Det er fundamentalt, at disse processer i så høj grad som muligt søges beskrevet ud fra fysiske love og i mindst muligt omfang ud fra erfaringsbestemte (empiriske) sammenhænge, ellers kan man ikke være sikker på, at beskrivelsen også vil være gyldig, når klimaet ændrer sig. Forskellene imellem de forskellige klimamodeller, der benyttes i dag, ligger først og fremmest i beskrivelsen af de parameteriserede processer.
Klimamodellerne anvendes som før beskrevet bl.a. til at undersøge klimatiske konsekvenser af udefra kommende (eksterne) påvirkninger. Disse kan være både naturlige, fx ændringer i Solens udstråling, eller menneskeskabte i form af en ændring i atmosfærens sammensætning eller i jordoverfladens beskaffenhed (skovhugst osv.). En ekstern påvirkning kan blive forstærket/dæmpet i klimasystemet. Man taler så om en positiv/negativ tilbagekobling eller feedback.
Et meget vigtigt eksempel på dette fænomen er den såkaldte is-albedo feedback: Is og sne reflekterer mere sollys tilbage til verdensrummet end åbent hav og landjorden. En eksternt betinget opvarmning vil medføre en forøget afsmeltning af is og sne, således at mere sollys kan absorberes i hav og landoverflader, hvorved disse opvarmes yderligere - altså en positiv feedback. En anden vigtig tilbagekobling kommer fra vanddamp, som er en effektiv drivhusgas. Jo varmere atmosfæren er, jo mere vanddamp kan den indeholde. En ekstern påvirkning af klimasystemet, som giver anledning til opvarmning, bliver derfor yderligere forstærket af den forøgede drivhuseffekt fra vanddamp.
Globale og regionale klimamodeller
Hovedformålet med klimamodellerne er at beregne betydningen af og vekselvirkningen mellem mange forskellige feedback-mekanismer. Dette kan kun gøres med en global tredimensional klimamodel, dvs. en computermodel af Jordens atmosfære koblet til en tilsvarende model af oceanerne med havis, således at klimamodellen kan beskrive atmosfærens og oceanernes tilstand og deres gensidige påvirkning.
Da både atmosfæren og det koblede atmosfære-ocean system opfører sig kaotisk, må man foretage klimaberegninger, der dækker mange år. Ellers kan tilfældige fluktuationer give et forkert billede af fx betydningen af øget kuldioxid i atmosfæren. På grund af begrænsede computerressourcer er man således i globale klimamodeller nødsaget til at foretage beregningerne i et forholdsvist groft gitternet.
For at beskrive regionale forhold realistisk benyttes en regional klimamodel. DMI's regionale klimamodel , HIRHAM, kan sættes op til at beregne klimaændringer forskellige steder i verden og med en afstand mellem gitterpunkterne helt ned til 6 km.
|
