Klimamodellers opbygning

For at forstå de processer, der har betydning for klimaet og dets variationer anvendes komplicerede computermodeller af klimasystemet, der omfatter atmosfære, oceaner, is og sne, landoverflader og biosfære. I computermodellerne, der også kaldes klimamodeller, anvendes klimadata til at beskrive fremtidige klimaændringer.

Temaets indhold

Modelopbygning
Regionale klimamodeller
Modelresultater

Ensemble-teknik
ENSEMBLES-projektet

Temaforside

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 10 dage 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.

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 for eksempel vegetationstyper og jordbundsforhold.

Som for vejrprognosemodeller er klimamodellens variable organiseret i et gitternet, og i hver boks i gitternettet beregnes, hvordan temperatur, fugtighed, vind etc. ændres med tiden.

Det har vist sig, at modellernes kvalitet og deres evne til at efterligne regionale forhold er tæt knyttet til afstanden mellem punkterne i gitternettet – jo mindre afstand mellem punkterne, jo flere detaljer og jo mere nøjagtige beregninger. For atmosfæren er den vandrette afstand mellem punkterne i gitternettet typisk et par hundrede kilometer, og i lodret retning opdeles atmosfæren i 20-30 lag med forskellig tykkelse, så de tyndeste lag er i den nederste del af atmosfæren, hvor der er behov for flest detaljer i beregningerne. For oceanerne er afstanden mellem gitterpunkterne også et par hundrede kilometer, og der er 10-20 lag.

Mange vigtige processer foregår på mindre skala end modellens gitternet, for eksempel dannelse af skyer og nedbør. For at få disse processer med i modellerne, beskrives deres gennemsnitlige virkning i hver boks i gitternettet ved hjælp af de grundlæggende størrelser som temperatur, tryk og vind.

De første klimamodeller omfattede kun atmosfæren og forenklede beskrivelser af de andre komponenter i klimasystemet. I de fleste af de modeller, der nu benyttes, er atmosfæremodellen koblet til en tilsvarende model for oceanerne samt en havismodel, så man samlet kan beskrive strømningerne og vekselvirkningerne.

For atmosfæren er klimamodellen i princippet samme type model som dem, der anvendes til at beregne de daglige vejrudsigter. Udviklingen af vind, temperatur, lufttryk, luftfugtighed og vand i skyerne beregnes, ligesom der beregnes nedbørmængder. Vejr- og klimamodellerne omfatter desuden beskrivelser af temperatur og fugtighed i de øverste jordlag samt snedække og vegetationstyper. For oceanerne beregnes strømme, temperatur, saltholdighed og tryk samt mængden af havis.

© DMI, 28. juli 2008