Klimatický model

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

Klimatický model představuje fyzikální, chemické a biologické procesy, které působí na klimatický systém. [1]

Přestože se výzkumníci pokoušejí zahrnout do modelů co nejvíce procesů, zjednodušení skutečného klimatického systému omezením výpočetním kapacitám a omezením znalostí klimatického systému jsou nevyhnutelná. Výsledky modelů se mohou také lišit díky různým vstupům skleníkových plynů a klimatické citlivosti modelu. Například nejistota v projekcích IPCC z roku 2007 je způsobena:

  1. používáním více modelů[2] s rozdílnou citlivostí na koncentrace skleníkových plynů,[3]
  2. použitím rozdílných odhadů budoucích antropogenních emisí skleníkových plynů,[2]
  3. jakýmikoliv dalšími emisemi z klimatické zpětné vazby, které nebyly zahrnuty do modelů IPCC používaných k přípravě zprávy, např. uvolňování skleníkových plynů z permafrostu.[4]

Modely nepředpokládají, že klima se zahřeje kvůli rostoucím koncentracím skleníkových plynů. Namísto toho předpovídají, jak budou skleníkové plyny interagovat s radiačním přenosem a jinými fyzikálními procesy. Ohřev nebo chlazení jsou tedy výsledkem, ne předpokladem modelů.[5]

Zvláště obtížné je předvídat oblačnost a její účinky; jejich modelování je důležitým tématem výzkumu 20. let 21. století. Zlepšení zastoupení modelů mraků je proto důležitým tématem v současném výzkumu. [6] Dalším významným výzkumným tématem je rozšiřování a zlepšování reprezentace uhlíkového cyklu.[7][8][9]

Modely jsou také používány k tomu, aby pomohly zkoumat příčiny klimatických změn v nedávné minulosti. Zatímco pro období 1910–1945 modely neurčují jednoznačně, zda se jednalo o změny přírodní či antropogenní, pro oteplování od roku 1970 dominují jako příčina jasně antropogenní emise skleníkových plynů. [10]

Správnost modelů je testována zkoumáním jejich schopnosti simulovat současné nebo minulé klima. [11] Klimatické modely se pro 20. století relativně dobře shodují s pozorovanými průměry globálních teplotních, ale nesimulují správně všechny aspekty klimatu. [12] Například úbytek ledu v Antarktidě byl rychlejší, než bylo předpovídáno.[13] Srážky vzrostly proporcionálně s atmosférickou vlhkostí, a tudíž výrazně rychleji, než předpokládají globální klimatické modely.[14][15] Od roku 1990 se také zvýšila hladina moře podstatně rychleji, než předpokládaly modely.[16] V roce 2017 Spojené státy zveřejnily národní hodnocení klimatu, kde se uvádí, že „klimatické modely stále podceňují vývoj oteplování nebo chybí příslušné procesy zpětné vazby.“[17]

Pro předpověď budoucího vývoje globálního oteplování používají vědci hierarchickou řadu klimatických modelů od jednoduchých přes středně složité až po komplexní klimatické modely a modely systému Země (Earth System models, ESM). Všechny tyto modely se snaží simulovat budoucí změny klimatu na základě různých scénářů antropogenního vlivu. V simulacích pro Pátou hodnotící zprávu IPCC byly v rámci projektu CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5) Světového programu výzkumu klimatu (WCRP) jako scénáře nově využity tzv. reprezentativní směry vývoje koncentrací (RCP). Modely v současné době počítají s antropogenními i přírodními vlivy. Mezi antropogenní vlivy jsou započítávány změny koncentrací plynů s dlouhou životností v atmosféře (CO2, CH4, halogenovaných uhlovodíků a N2), plynů s krátkou životností v atmosféře (CO, NMVOC a NOx), aerosolů a jejich prekurzorů, změn oblačnosti vlivem aerosolů a změn albeda v důsledku změn využití půdy. Mezi přírodní vlivy jsou započítány změny příkonu slunečního záření. Zatímco spolehlivost určení vlivu skleníkových plynů a aerosolů je v modelech vysoká, až velmi vysoká, vlivy plynů s krátkou životností, vliv změn albeda a změn v příkonu slunečního záření je v modelech určena se střední spolehlivostí, nejméně spolehlivé v modelech je určení vlivů změn oblačnosti vlivem aerosolů. [18]

Modelování podle všech scénářů ukazuje, že: „další emise skleníkových plynů způsobí další oteplení a změny ve všech složkách klimatického systému. Omezení klimatické změny bude vyžadovat podstatné a trvalé snižování emisí skleníkových plynů“. [19]

Modelování vývoje klimatu do konce 21. století předpovídá nárůsty průměrných globálních teplot při povrchu a vzestup hladiny moří podle různých scénářů. Všechny scénáře ukazují změny proti průměru let 1986–2005. Podle scénáře RCP 2.6, který počítá s prakticky okamžitým výrazným snižováním produkce skleníkových plynů, by měly průměrné teploty v letech 2046–2065 narůst o 1,0 (0,4 až 1,6) °C, v letech 2081–2100 pak už nepředpokládá další růst teplot – 1,0 (0,3 až 1,7)°C. V případě vzestupu hladiny moří předpokládá tento scénář vzestup o 0,24 (0,17 až 0,32) m v letech 2046–2065 a 0,4 (0,26 až 0,55) m v letech 2081–2100.[20] Podle scénáře RCP 8.5, který počítá s produkcí skleníkových plynů prakticky bez omezení, by měly průměrné teploty v letech 2046–2065 narůst o 2,0 (1,4 až 2,6) °C, v letech 2081–2100 pak o 3,7 (2,6 až 4,8) °C proti současným teplotám. V případě vzestupu hladiny moří předpokládá tento scénář vzestup o 0,30 (0,22 až 0,38) m v letech 2046–2065 a 0,63 (0,45 až 0,82) m v letech 2081–2100.[20]

Podle modelů v IPCC AR5 bude oteplování nadále vykazovat variabilitu mezi jednotlivými roky a dekádami a nebude stejné ve všech oblastech. Modely předpokládají zvyšování rozdílů srážkových úhrnů mezi vlhkými a suchými oblastmi a mezi suchými a vlhkými obdobími s regionálními výjimkami. Předpokládají také, že teplo v oceánech bude pronikat z povrchu do hlubokých vrstev oceánu a ovlivní cirkulaci vody v oceánu. Bude pokračovat acidifikace oceánů. Dojde také k pokračujícímu tání ledovců – globální objem ledovců bude nadále klesat.[21] Z historických dat je ale pozorován pokles variability klimatu s růstem teplot.[22] To odpovídá i jistým modelům.[23] Klimatická změna způsobená člověkem tak může odvrátit následující dobu ledovou.[24]

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Související stránky[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. IPCC AR4 SYR 2007, Annexes - Glossary A-D.
  2. a b IPCC AR4 WG1 2007, 10.5.4.6 Synthesis of Projected Global Temperature at Year 2100.
  3. PROGRAM., U.S. Global Change Research. Global climate change impacts in the United States : a state of knowledge report. Cambridge [England]: Cambridge University Press 188 pages s. ISBN 9780521144070, ISBN 0521144078. OCLC 428024323 
  4. Kevin Schaefer, Tingjun Zhang, Lori Bruhwiler & Andrew P. Barrett. Amount and timing of permafrost carbon release in response to climate warming. Tellus B: Chemical and Physical Meteorology [online]. Taylor & Francis Online, 2017-01-18 [cit. 2018-12-25]. Dostupné online. DOI:10.1111/j.1600-0889.2010.00527.x. 
  5. HANSEN, James. One world : the health and survival of the human species in the 21st century. Příprava vydání Lanza, Robert. Santa Fe, N.M.: Health Press, 2000. xvii, 325 pages s. ISBN 0929173333, ISBN 9780929173337. OCLC 45747768 Kapitola Climatic Change: Understanding Global Warming, s. 173-190. 
  6. IPCC TAR WG1 2001, Section 7.2.2: Cloud Processes and Feedbacks.
  7. TORN, Margaret S.; HARTE, John. Missing feedbacks, asymmetric uncertainties, and the underestimation of future warming. Geophysical Research Letters. 2006, roč. 33, čís. 10. Dostupné online [cit. 2018-12-25]. ISSN 1944-8007. DOI:10.1029/2005GL025540. (anglicky) 
  8. HARTE, John; SALESKA, Scott; SHIH, Tiffany. Shifts in plant dominance control carbon-cycle responses to experimental warming and widespread drought. Environmental Research Letters. 2006, roč. 1, čís. 1, s. 014001. Dostupné online [cit. 2018-12-25]. ISSN 1748-9326. DOI:10.1088/1748-9326/1/1/014001. (anglicky) 
  9. SCHEFFER, Marten; BROVKIN, Victor; COX, Peter M. Positive feedback between global warming and atmospheric CO2 concentration inferred from past climate change. Geophysical Research Letters. 2006, roč. 33, čís. 10. Dostupné online [cit. 2018-12-25]. ISSN 1944-8007. DOI:10.1029/2005GL025044. (anglicky) 
  10. IPCC AR4 WG1 2007, 9.4.1.5 The Influence of Other Anthropogenic and Natural Forcings.
  11. IPCC AR4 WG1 2007, Chapter 8: Climate Models and their Evaluation - AR4 WGI Sec. FAQ 8.1.
  12. IPCC TAR WG1 2001, s. 54, Technical Summary.
  13. STROEVE, Julienne; HOLLAND, Marika M.; MEIER, Walt. Arctic sea ice decline: Faster than forecast. Geophysical Research Letters. 2007, roč. 34, čís. 9. Dostupné online [cit. 2018-12-25]. ISSN 1944-8007. DOI:10.1029/2007GL029703. (anglicky) 
  14. MEARS, Carl; HILBURN, Kyle; RICCIARDULLI, Lucrezia. How Much More Rain Will Global Warming Bring?. Science. 2007-07-13, roč. 317, čís. 5835, s. 233–235. Dostupné online [cit. 2018-12-25]. ISSN 1095-9203. DOI:10.1126/science.1140746. PMID 17540863. (anglicky) 
  15. LIEPERT, Beate G. Do Models and Observations Disagree on the Rainfall Response to Global Warming?. American Meteorological Society Journals Online [online]. American Meteorological Society, 2009-06-01 [cit. 2018-12-25]. Dostupné online. DOI:10.1175/2008jcli2472.1. 
  16. SOMERVILLE, Richard C. J.; PARKER, David E.; KEELING, Ralph F. Recent Climate Observations Compared to Projections. Science. 2007-05-04, roč. 316, čís. 5825, s. 709–709. Dostupné online [cit. 2018-12-25]. ISSN 1095-9203. DOI:10.1126/science.1136843. PMID 17272686. (anglicky) 
  17. USGCRP. Climate Science Special Report. science2017.globalchange.gov [online]. [cit. 2018-12-25]. Dostupné online. (anglicky) 
  18. IPCC AR5 WG1 2013, s. 15, D. Understanding the Climate System and its Recent Changes.
  19. IPCC AR5 WG1 2013, s. 16, D.2 Quantification of Climate System Responses.
  20. a b IPCC AR5 WG1 2013, s. 21, Summary for Policymakers, tab. SPM-2.
  21. IPCC AR5 WG1 2013, s. 20, E. Future Global and Regional Climate Change.
  22. ALFRED WEGENER INSTITUTE. Researchers compare global temperature variability in glacial and interglacial periods. phys.org [online]. 2018-02-05 [cit. 2018-12-29]. Dostupné online. (anglicky) 
  23. DUKE UNIVERSITY. Warmer world may bring more local, less global, temperature variability. Phys Org. 2017-09-17. Dostupné online [cit. 2018-10-26]. 
  24. POTSDAM INSTITUTE FOR CLIMATE IMPACT RESEARCH. Human-made climate change may be suppressing the next ice age (Update). phys.org [online]. 2016-01-13 [cit. 2018-12-29]. Dostupné online. (anglicky)